Термодинаміка біологічних систем

Одеський національний медичний університет

Кафедра Біофізики, інформатики та медапаратури

Методична розробка

студентам 1 курсу щодо вивчення теми:

Термодинаміка біологічних систем

Затверджено

на методичній нараді кафедри

Протокол № від “ ” 2010 р.

Зав кафедри, проф.________Годлевський Л.С.

Одеса - 2010 р.

1. Тема: “ Термодинаміка біологічних систем” -2 год.

2. Актуальність теми, професійна спрямованість:

Актуальність вивчення теми пов’язана с такими розділами та напрямками медичної науки та практичної медицини, для розгляду яких є необхідними уявлення про головні термодинамічні явища та закони термодинаміки зокрема термодінамики біосистем.

Ці закономірності стосуються до роботи та функцій багатьох важливих систем організму людини, як наприклад кровоносна система, система травлення, можливість людини протистояти впливу навколишнього середовища та взаємодіяти з його факторами – на системному рівні, гомеостаз, тощо. Тому для професійного порозуміння про природу цих явищ знання базисних закономірностей термодінамики біосистем є безумовно необхідним. Ряд важливих розділів у галузях медико-біологічних дослідженнях та практичній медицині побудовано на фізичній основі, яка є змістом даної теми.

3. Навчальні ціли заняття:

В результаті цього заняття студенти повинні:

знати:

- Основні ідеї які покладено у базис термодінамичного підхіду, причини виникнення цих ідей, та як термодінамичний підхід стосується до процесів життедіяльності біологічних об’ктів;

- визначення основних понять термодінамики, зокрема термодинамічних параметрів, станів, процесів;

- визначення поняття термодинамічної системи, види систем, уявлення про организм людини як термодінамичну систему;

- що таке внутрішня енергія; шляхи перетворення енергії у термодинамічних процесах;

- перший та другий закони термодінамики;

- поняття про єнтропію – зокрема ентропію живого організму, та негентропію;

- що таке термодінамичні потенціали;

- поняття про вільну енергію Гіббса та Гельмгольца, ентальпію;

- основні поняття термодинамики відкритих систем зі змінною кількістю частинок; хімічний та електрохімічний потенціали;

- принцип Прігожина;

- що таке термометрія та калоріметрія;

- фізичні основи застосування нагрітих та холодних середовищ у медицині.

вміти:

- дати визначення відкритої, закритой та ізольованої системи;

- розрізняти термодинамічні процеси: рівноважні та нерівноважні, оборотні та необоротні.

- пояснювати фізичний та біологічний зміст стаціонарного стану та механізми адаптації організму в навколишньому середовищі.

4. Шляхи реалізації цілей заняття:

Для реалізації цілей заняття для студента є необхідними базисні знання:

1. Основні поняття молекулярної фізики, зокрема основні положення молекулярно-кінетичної теорії.

2. Уявлення про ідеальний газ, основне рівняння молекулярно-кінетичної теорії ідеального газу

3. Уявлення про термодинамічні параметри, зв’язок між ними та одиниці вимірювання в СІ. Рівняння Менделєєва–Клапейрона, рівняння стану ідеального газу, ізопроцеси.

5. Завдання з еталонами відповідей (для самоперевірки студентами початкового рівня знань).

1. Як називається величина, яка характеризує середню кінетичну енергію частинок термодінамичної системи?

2. Як називається величина, яка характеризує кількість теплоти що є потрібною для нагрівання речовини на один Кельвін?

3. Як називається величина, яка характеризує кількість теплоти що є потрібною для нагрівання одиніці маси речовини на один Кельвін?

4. Як називається величина що характеризує обсяг енергії у системі що можe бути використано для створення роботи?

5. Як називається величина, яка характеризує міру невпорядкованості у системі?

А. теплоємність; В. температура; С. ентропія; Д. питома теплоємність; Е. вільна енергія.