Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

FIZYKA i BIOFIZYKA prezentacja do wykładu 4. Elementy termodynamiki bioenergetyka Dr Dorota Wierzuchowska.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "FIZYKA i BIOFIZYKA prezentacja do wykładu 4. Elementy termodynamiki bioenergetyka Dr Dorota Wierzuchowska."— Zapis prezentacji:

1 FIZYKA i BIOFIZYKA prezentacja do wykładu 4. Elementy termodynamiki bioenergetyka Dr Dorota Wierzuchowska

2 TERMODYNAMIKA Dział fizyki, który zajmuje się właściwościami cieplnymi układów makroskopowych zaniedbując, w odróżnieniu od fizyki statystycznej, mikroskopową budowę ciał tworzących układ. Zajmuje się przemianami energetycznymi i warunkami równowagi w układach termodynamicznych. Dział fizyki, który zajmuje się właściwościami cieplnymi układów makroskopowych zaniedbując, w odróżnieniu od fizyki statystycznej, mikroskopową budowę ciał tworzących układ. Zajmuje się przemianami energetycznymi i warunkami równowagi w układach termodynamicznych.

3 Układ termodynamiczny wyodrębnione z otoczenia ciało lub zespół ciał makroskopowych. wyodrębnione z otoczenia ciało lub zespół ciał makroskopowych. zamknięty- nie wymienia z otoczeniem ani materii ani energii, jest izolowany adiabatycznie (nie wymienia z otoczeniem ciepła) i mechanicznie (nie wymienia energii poprzez wykonanie pracy). zamknięty- nie wymienia z otoczeniem ani materii ani energii, jest izolowany adiabatycznie (nie wymienia z otoczeniem ciepła) i mechanicznie (nie wymienia energii poprzez wykonanie pracy). otwarty- może wymieniać energię i materię otwarty- może wymieniać energię i materię

4 Stan układu określony jest wielkościami fizycznymi nazywanymi parametrami stanu: określony jest wielkościami fizycznymi nazywanymi parametrami stanu: objętość V objętość V ciśnienie p ciśnienie p temperatura T. temperatura T. Parametry związane są równaniem stanu np. równaniem stanu gazu doskonałego: Parametry związane są równaniem stanu np. równaniem stanu gazu doskonałego:

5 Temperatura Związana jest z chaotycznym ruchem cząsteczek danej substancji. Jest proporcjonalna do średniej energii kinetycznej ruchu postępowego. Związana jest z chaotycznym ruchem cząsteczek danej substancji. Jest proporcjonalna do średniej energii kinetycznej ruchu postępowego. Zgodnie z zasadą ekwipatrycji energii, na każdy stopień swobody cząsteczki gazu doskonałego przypada energia: Zgodnie z zasadą ekwipatrycji energii, na każdy stopień swobody cząsteczki gazu doskonałego przypada energia:

6 Funkcje stanu parametry wyznaczają stan układu scharakteryzowany przez funkcje stanu. parametry wyznaczają stan układu scharakteryzowany przez funkcje stanu. Przejście układu do innego stanu- proces termodynamiczny- związany jest ze zmianą parametrów i funkcji stanu. Przejście układu do innego stanu- proces termodynamiczny- związany jest ze zmianą parametrów i funkcji stanu. Funkcja stanu jest to wielkość fizyczna, której zmiana wartości nie zależy od rodzaju procesu w wyniku którego ta zmiana nastąpiła. Funkcja stanu jest to wielkość fizyczna, której zmiana wartości nie zależy od rodzaju procesu w wyniku którego ta zmiana nastąpiła. Jedną z funkcji stanu jest energia wewnętrzna, kosztem której układ może wykonać pracę lub oddać ciepło. Jedną z funkcji stanu jest energia wewnętrzna, kosztem której układ może wykonać pracę lub oddać ciepło.

7 Energia wewnętrzna Jest to suma wszystkich energii cząsteczek danego ciała: energii kinetycznej chaotycznego ruchu postępowego, obrotowego, drgań wewnątrz cząsteczki, energii potencjalnej związanej z oddziaływaniem między cząsteczkami. Jest to suma wszystkich energii cząsteczek danego ciała: energii kinetycznej chaotycznego ruchu postępowego, obrotowego, drgań wewnątrz cząsteczki, energii potencjalnej związanej z oddziaływaniem między cząsteczkami. Energia wewnętrzna może być przekazywana w procesie wykonywania pracy lub przekazywania ciepła. Energia wewnętrzna może być przekazywana w procesie wykonywania pracy lub przekazywania ciepła.

8 Ciepło Ciepłem nazywamy tą część energii wewnętrznej, która może być przekazywana pod wpływem różnicy temperatur. Ciepłem nazywamy tą część energii wewnętrznej, która może być przekazywana pod wpływem różnicy temperatur. Jest formą przekazu energii między dwoma ciałami. Następuje spontanicznie z ciała cieplejszego do chłodniejszego. Ustaje, gdy temperatury się wyrównają. Jest formą przekazu energii między dwoma ciałami. Następuje spontanicznie z ciała cieplejszego do chłodniejszego. Ustaje, gdy temperatury się wyrównają. Ciepło nie jest funkcją stanu. Ciepło nie jest funkcją stanu.

9 Rezultatem pobierania lub oddawania ciepła jest zmiana stanu ciała: albo dochodzi do Rezultatem pobierania lub oddawania ciepła jest zmiana stanu ciała: albo dochodzi do przemian fazowych: przemian fazowych: Q=mL, L-ciepło przemiany Q=mL, L-ciepło przemiany albo do zmiany temperatury: albo do zmiany temperatury: Q=C T Q=C T pojemność cieplna C=mc w pojemność cieplna C=mc w

10 Ciepło właściwe Ilość ciepła jaką trzeba dostarczyć do jednostki masy ciała, aby spowodować przyrost temperatury o jedną jednostkę (jeden stopień). Ilość ciepła jaką trzeba dostarczyć do jednostki masy ciała, aby spowodować przyrost temperatury o jedną jednostkę (jeden stopień). Ciepło właściwe wody 4186 J kg -1 K -1 Ciepło właściwe wody 4186 J kg -1 K -1

11 Przemiany fazowe Ogrzewanie lodu Ogrzewanie wody Topnienie lodu Q TtTt

12 Zerowa zasada termodynamiki Ciała mające jednakową temperaturę znajdują się w równowadze termodynamicznej. Ciała mające jednakową temperaturę znajdują się w równowadze termodynamicznej. Warunkiem przepływu ciepła jest różnica parametru, który nazywamy temperaturą. Warunkiem przepływu ciepła jest różnica parametru, który nazywamy temperaturą.

13 Sposoby przenoszenia ciepła Przewodzenie Przewodzenie Konwekcja Konwekcja Promieniowanie cieplne Promieniowanie cieplne

14 Przewodzenie ciepła Polega na stopniowym ogrzewaniu ciał i przenoszeniu energii cieplnej skutkiem zderzeń między cząsteczkami i elektronami ciał. Polega na stopniowym ogrzewaniu ciał i przenoszeniu energii cieplnej skutkiem zderzeń między cząsteczkami i elektronami ciał. O zdolności do przewodzenia ciepła decydują wiązania międzycząsteczkowe. Ciała w których elektrony zewnętrzne są słabo związane są dobrymi przewodnikami ciepła (i elektryczności). O zdolności do przewodzenia ciepła decydują wiązania międzycząsteczkowe. Ciała w których elektrony zewnętrzne są słabo związane są dobrymi przewodnikami ciepła (i elektryczności).

15 Transport ciepła Strumień ciepła Q t przechodzący przez powierzchnię A proporcjonalny jest do różnicy temperatur T w warstwie o grubości x: Strumień ciepła Q t przechodzący przez powierzchnię A proporcjonalny jest do różnicy temperatur T w warstwie o grubości x: przewodnictwo cieplne właściwe przewodnictwo cieplne właściwe w W/mK: srebro- 420, woda- 0.59, skóra i mięśnie , powietrze w W/mK: srebro- 420, woda- 0.59, skóra i mięśnie , powietrze

16 Konwekcja Zjawisko unoszenia ciepła za pośrednictwem poruszającej się substancji. Przenoszenie ciepła w cieczach i gazach odbywa się głównie skutkiem ruchu płynu. Zjawisko unoszenia ciepła za pośrednictwem poruszającej się substancji. Przenoszenie ciepła w cieczach i gazach odbywa się głównie skutkiem ruchu płynu. np. cieplejsze powietrze ma mniejszą gęstość i skutkiem działania siły wyporu unoszone jest do góry. np. cieplejsze powietrze ma mniejszą gęstość i skutkiem działania siły wyporu unoszone jest do góry.

17 Konwekcja w kuchence

18 Promieniowanie cieplne Każde ciało ogrzane do temp. T c nie wyższej niż 500 o C, emituje najwięcej promieniowania podczerwonego. Strumień ciepła oddawanego do otoczenia wyraża się prawem Stefana-Boltzmana: Każde ciało ogrzane do temp. T c nie wyższej niż 500 o C, emituje najwięcej promieniowania podczerwonego. Strumień ciepła oddawanego do otoczenia wyraża się prawem Stefana-Boltzmana: a- zdolność absorpcyjna powierzchni promieniującej a- zdolność absorpcyjna powierzchni promieniującej 5,67x10 -8 W/(m 2 K 4 ) stała promieniowania ciała doskonale czarnego 5,67x10 -8 W/(m 2 K 4 ) stała promieniowania ciała doskonale czarnego

19 Prawo ostygania (ogrzewania) Strumień ciepła oddawany przez ciało o temp. T c do powietrza o temp. T p jest proporcjonalny do różnicy temperatur: Strumień ciepła oddawany przez ciało o temp. T c do powietrza o temp. T p jest proporcjonalny do różnicy temperatur: Współczynnik ostygania zależy od ruchu powietrza, jego gęstości, wilgotności, lepkości, kształtu stygnącej powierzchni Współczynnik ostygania zależy od ruchu powietrza, jego gęstości, wilgotności, lepkości, kształtu stygnącej powierzchni

20 Pierwsza zasada termodynamiki Każdy proces musi przebiegać zgodnie z zasadą zachowania energii, a więc przyrost energii wewnętrznej układu U może się odbyć kosztem dostarczonego do układu ciepła Q i wykonanej nad układem pracy W: Każdy proces musi przebiegać zgodnie z zasadą zachowania energii, a więc przyrost energii wewnętrznej układu U może się odbyć kosztem dostarczonego do układu ciepła Q i wykonanej nad układem pracy W: U= Q+ W U= Q+ W

21 Praca Praca W może być pracą objętościową W o, związaną ze zmianą objętości układu oraz pracą nieobjętościową W no, (pracą wszystkich innych rodzajów: elektryczną, osmotyczną, na pokonanie sił tarcia itp.) Praca W może być pracą objętościową W o, związaną ze zmianą objętości układu oraz pracą nieobjętościową W no, (pracą wszystkich innych rodzajów: elektryczną, osmotyczną, na pokonanie sił tarcia itp.) I zasadę termodynamiki można zapisać: I zasadę termodynamiki można zapisać: U= Q+ W o + W no U= Q+ W o + W no

22 Praca objętościowa Związana jest ze zmianą objętości układu: Związana jest ze zmianą objętości układu: x F

23 U= Q+ W o + W no U= Q+ W o + W no U= Q+ W no – p V U= Q+ W no – p V U zmiana energii wewnętrznej układu U zmiana energii wewnętrznej układu Q ciepło dostarczone do układu Q ciepło dostarczone do układu – p V praca objętościowa wykonana nad układem – p V praca objętościowa wykonana nad układem W no praca nieobjętościowa wykona nad układem W no praca nieobjętościowa wykona nad układem

24 Druga zasada termodynamiki Wyznacza kierunek przebiegu procesów termodynamicznych. W układzie zamkniętym ( Q=0) w żadnym procesie entropia nie może maleć, w procesach odwracalnych jest stała. Wyznacza kierunek przebiegu procesów termodynamicznych. W układzie zamkniętym ( Q=0) w żadnym procesie entropia nie może maleć, w procesach odwracalnych jest stała. S 0 S 0 Procesy zachodzące w przyrodzie są nieodwracalne, a wiec związane ze wzrostem entropii. Procesy zachodzące w przyrodzie są nieodwracalne, a wiec związane ze wzrostem entropii.

25 Entropia Entropia S jest funkcją stanu, miarą nieuporządkowania układu, czyli ilości mikrostanów realizujących dany makrostan (W-pradopodobieństwo termodynamiczne). Entropia S jest funkcją stanu, miarą nieuporządkowania układu, czyli ilości mikrostanów realizujących dany makrostan (W-pradopodobieństwo termodynamiczne). S=k·lnW Dla procesów przebiegających nieskończenie powoli (quasi-statycznych) ciepło dostarczone do układu Dla procesów przebiegających nieskończenie powoli (quasi-statycznych) ciepło dostarczone do układu Q= T · S Q= T · S

26 Procesy odwracalne i nieodwracalne W procesach odwracalnych, w których możliwy jest powrót układu do stanu początkowego bez zmian w otoczeniu: W procesach odwracalnych, w których możliwy jest powrót układu do stanu początkowego bez zmian w otoczeniu: W procesach nieodwracalnych W procesach nieodwracalnych

27 Organizmy żywe są układami otwartymi i zachodzą w nich procesy nieodwracalne. Wzrost stopnia uporządkowania i życie w stanach stacjonarnych, bez wzrostu entropii oznaczającego śmierć, jest możliwe dzięki oddawaniu wytworzonej entropii do otoczenia. Organizmy pobierają ujemną entropię z otoczenia, żywią się negentropią. Organizmy żywe są układami otwartymi i zachodzą w nich procesy nieodwracalne. Wzrost stopnia uporządkowania i życie w stanach stacjonarnych, bez wzrostu entropii oznaczającego śmierć, jest możliwe dzięki oddawaniu wytworzonej entropii do otoczenia. Organizmy pobierają ujemną entropię z otoczenia, żywią się negentropią.

28 Energia wewnętrzna W procesach izochorycznych V=const więc V=0 i praca wykonana nad układem W=0. W procesach izochorycznych V=const więc V=0 i praca wykonana nad układem W=0. Q= U Q= U Przyrost energii wewnętrznej jest równy ciepłu dostarczonemu do układu. Przyrost energii wewnętrznej jest równy ciepłu dostarczonemu do układu.

29 Entalpia W procesie izobarycznym, w którym układ wykonuje jedynie pracę objętościową: p=const, W no =0 W procesie izobarycznym, w którym układ wykonuje jedynie pracę objętościową: p=const, W no =0 Q= U+p V= U+pV)= H Q= U+p V= U+pV)= H Entalpia H=U+pV jest funkcją stanu. Entalpia H=U+pV jest funkcją stanu. Przyrost entalpii jest równy ilości ciepła dostarczonego układowi w procesie izobarycznym. Gdy H<0 proces jest egzotermiczny. Przyrost entalpii jest równy ilości ciepła dostarczonego układowi w procesie izobarycznym. Gdy H<0 proces jest egzotermiczny.

30 Energia swobodna Dla procesów odwracalnych Q= T · S : Dla procesów odwracalnych Q= T · S : W=- U+T S W=- U+T S W procesach izotermicznych T=const W procesach izotermicznych T=const W=- U-TS)= - F W=- U-TS)= - F Energia swobodna F=U-TS jest funkcją stanu. Praca jaką układ wykonuje w odwracalnej przemianie izotermicznej jest równa ubytkowi energii swobodnej. W przemianach nieodwracalnych jest mniejsza. Energia swobodna F=U-TS jest funkcją stanu. Praca jaką układ wykonuje w odwracalnej przemianie izotermicznej jest równa ubytkowi energii swobodnej. W przemianach nieodwracalnych jest mniejsza. Zmiana energii swobodnej F jest w samorzutnych procesach izotermicznych F 0. Są to przemiany egzoergiczne. Zmiana energii swobodnej F jest w samorzutnych procesach izotermicznych F 0. Są to przemiany egzoergiczne.

31 Energia związana Część energii wewnętrznej Część energii wewnętrznej TS TS nie może być wykorzystana na żadną pracę zewnętrzną i jest nazywana energią związaną. nie może być wykorzystana na żadną pracę zewnętrzną i jest nazywana energią związaną. Entropia jest miarą tej bezużytecznej części energii wewnętrznej układu. Entropia jest miarą tej bezużytecznej części energii wewnętrznej układu.

32 Entalpia swobodna W procesach izotermiczno-izobarycznych układ może również wykonać pracę nieobjętościową: W procesach izotermiczno-izobarycznych układ może również wykonać pracę nieobjętościową: W no = W p V W no = W p V W=- U TS) W=- U TS) W no = U-TS) p V= = U +p V -TS)= - G W no = U-TS) p V= = U +p V -TS)= - G Entalpia swobodna G=H-TS jest funkcją stanu. Ubytek entalpii swobodnej - G jest maksymalną pracą nieobjętościową jaką układ może wykonać. W samorzutnych procesach izotermiczno-izobarycznych G 0 Entalpia swobodna G=H-TS jest funkcją stanu. Ubytek entalpii swobodnej - G jest maksymalną pracą nieobjętościową jaką układ może wykonać. W samorzutnych procesach izotermiczno-izobarycznych G 0

33 Reakcje endoergiczne Samorzutnie mogą zachodzić tylko reakcje egzoergiczne: F 0 i G 0. Wykorzystanie entalpii swobodnej tych reakcji do np. skurczu mięśni, transportu aktywnego, syntezy chemicznej, reakcji endoergicznych, następuje poprzez wcześniejszą jej akumulację w wiązaniach ATP. Samorzutnie mogą zachodzić tylko reakcje egzoergiczne: F 0 i G 0. Wykorzystanie entalpii swobodnej tych reakcji do np. skurczu mięśni, transportu aktywnego, syntezy chemicznej, reakcji endoergicznych, następuje poprzez wcześniejszą jej akumulację w wiązaniach ATP. Synteza sacharozy z glukozy i fruktozy może zachodzić w sprzężeniu z egzoergiczną reakcją fosforylacji glukozy z udziałem ATP: Synteza sacharozy z glukozy i fruktozy może zachodzić w sprzężeniu z egzoergiczną reakcją fosforylacji glukozy z udziałem ATP: ATP+ glukoza+ fruktoza sacharoza +ADP + P *

34 Potencjał termodynamiczny Jeżeli w procesie uczestniczy więcej niż jeden składnik to możemy określić entalpię swobodną G przypadającą na jeden mol danego składnika. Jeżeli w procesie uczestniczy więcej niż jeden składnik to możemy określić entalpię swobodną G przypadającą na jeden mol danego składnika. Zmiana G związana ze zmianą liczby moli i- tego składnika n i, (jest równa pracy W) Zmiana G związana ze zmianą liczby moli i- tego składnika n i, (jest równa pracy W) G= n i G= n i i jest potencjałem termodynamicznym i-tego składnika i jest potencjałem termodynamicznym i-tego składnika

35 Równowaga osmotyczna Jeżeli układ przedzielony jest błoną przepuszczalną jedynie dla rozpuszczalnika, to rozpuszczalnik będzie przepływać do obszaru gdzie potencjał chemiczny substancji rozpuszczonej jest większy, do momentu gdy ciśnienie hydrostatyczne po stronie substancji rozpuszczonej zrównoważy ciśnienie osmotyczne po stronie czystego rozpuszczalnika. Jeżeli układ przedzielony jest błoną przepuszczalną jedynie dla rozpuszczalnika, to rozpuszczalnik będzie przepływać do obszaru gdzie potencjał chemiczny substancji rozpuszczonej jest większy, do momentu gdy ciśnienie hydrostatyczne po stronie substancji rozpuszczonej zrównoważy ciśnienie osmotyczne po stronie czystego rozpuszczalnika.

36 Prawo vant Hoffa Ciśnienie osmotyczne dla roztworów idealnych (bardzo rozcieńczonych) w przypadku nieelektrolitów: Ciśnienie osmotyczne dla roztworów idealnych (bardzo rozcieńczonych) w przypadku nieelektrolitów: = c R T = c R T c- stężenie molowe c- stężenie molowe R- stała gazowa R- stała gazowa T- temperatura T- temperatura

37 Deplazmoliza i plazmoliza Zjawisko osmozy odpowiedzialne jest za Zjawisko osmozy odpowiedzialne jest za pęcznienie komórek umieszczonych w wodzie i roztworach hipotonicznych, o mniejszym ciśnieniu osmotycznym pęcznienie komórek umieszczonych w wodzie i roztworach hipotonicznych, o mniejszym ciśnieniu osmotycznym oraz obkurczanie komórek umieszczonych w roztworach hipertonicznych, o większym ciśnieniu osmotycznym. oraz obkurczanie komórek umieszczonych w roztworach hipertonicznych, o większym ciśnieniu osmotycznym. (dokładnie błony biologiczne nie są półprzepuszczalne, są selektywne) (dokładnie błony biologiczne nie są półprzepuszczalne, są selektywne)

38 Rozszerzalność cieplna ciał Ze wzrostem temperatury ciała zwiększają swoje rozmiary. W przypadku ciał stałych obserwujemy zarówno zwiększanie długości, jak i objętości. W cieczach i gazach występuje rozszerzalność objętościowa. Wyjątek stanowi woda, która w pewnym zakresie temperatur (od 0 o C do 4 o C) zmniejsza swą objętość przy ogrzewaniu. Ze wzrostem temperatury ciała zwiększają swoje rozmiary. W przypadku ciał stałych obserwujemy zarówno zwiększanie długości, jak i objętości. W cieczach i gazach występuje rozszerzalność objętościowa. Wyjątek stanowi woda, która w pewnym zakresie temperatur (od 0 o C do 4 o C) zmniejsza swą objętość przy ogrzewaniu.

39 Rozszerzalność liniowa i objętościowa Zmiana długości l ciała jest proporcjonalna do zmiany temperatury t oraz do długości początkowej l: Zmiana długości l ciała jest proporcjonalna do zmiany temperatury t oraz do długości początkowej l: l = l t. l = l t. Podobnie zmiana objętości: Podobnie zmiana objętości: V = V t. V = V t. - współczynniki rozszerzalności liniowej i objętościowej. - współczynniki rozszerzalności liniowej i objętościowej.

40 Prawo Clapeyrona-Claussiusa Zależność temperatury przemiany od ciśnienia: Zależność temperatury przemiany od ciśnienia: Q=T (V – V o ) p/ Q=T (V – V o ) p/ V o V- objętości przed i po przemianie V o V- objętości przed i po przemianie Dla ciał, które topniejąc zmniejszają swoją objętość temperatura topnienia obniża się ze wzrostem ciśnienia. Dla ciał, które topniejąc zmniejszają swoją objętość temperatura topnienia obniża się ze wzrostem ciśnienia. regelacja lodu, jazda na łyżwach, klejenie śniegu regelacja lodu, jazda na łyżwach, klejenie śniegu

41 Termoregulacja Utrzymanie homeostazy, stałości parametrów, wymaga termoregulacji sterującej procesami wytwarzania i oddawania ciepła. Utrzymanie homeostazy, stałości parametrów, wymaga termoregulacji sterującej procesami wytwarzania i oddawania ciepła. Utrzymanie stałej temperatury ciała wymaga odprowadzenia wytworzonego ciepła. Utrzymanie stałej temperatury ciała wymaga odprowadzenia wytworzonego ciepła. ok. 70% przez konwekcję i promieniowanie ok. 70% przez konwekcję i promieniowanie ok. 30% przez parowanie z płuc i powierzchni skóry ok. 30% przez parowanie z płuc i powierzchni skóry

42 Układ termoregulacji Podwzgórze na podstawie temperatury docierającej krwi uruchamia procesy nie dopuszczające do utraty ciepła (część tylna) lub włącza mechanizmy oddawania jego nadmiaru (część przednia). Wspomagane przez mniej czułe, ale szybciej reagujące dwa rodzaje receptorów obwodowych: reagujących na wzrost i spadek temperatury. Podwzgórze na podstawie temperatury docierającej krwi uruchamia procesy nie dopuszczające do utraty ciepła (część tylna) lub włącza mechanizmy oddawania jego nadmiaru (część przednia). Wspomagane przez mniej czułe, ale szybciej reagujące dwa rodzaje receptorów obwodowych: reagujących na wzrost i spadek temperatury.

43 Podwzgórze Zadaniem podwzgórza jest utrzymanie temperatury wnętrza ciała na poziomie temperatury odniesienia, zmieniającej się w rytmie dobowym, w stanach chorobowych, pobudzenia emocjonalnego. Zadaniem podwzgórza jest utrzymanie temperatury wnętrza ciała na poziomie temperatury odniesienia, zmieniającej się w rytmie dobowym, w stanach chorobowych, pobudzenia emocjonalnego.

44

45 Mechanizmy regulacji temperatury W środowisku neutralnym utrzymanie stałości temperatury odbywa się bez udziału termoregulacji. W środowisku neutralnym utrzymanie stałości temperatury odbywa się bez udziału termoregulacji. Przy odchyleniach od tego stanu włączają się: Przy odchyleniach od tego stanu włączają się: regulacja fizyczna - reakcje naczynioruchowe, wzmożone pocenie, regulacja fizyczna - reakcje naczynioruchowe, wzmożone pocenie, regulacja chemiczna - pobudzenie metabolizmu, zwiększenie napięcia mięśniowego (drżenie), reakcje hormonalne, regulacja chemiczna - pobudzenie metabolizmu, zwiększenie napięcia mięśniowego (drżenie), reakcje hormonalne,

46 Granice tolerancji zmian temperatury wewnętrznej Odchylenia o 2 o C są tolerowane Odchylenia o 2 o C są tolerowane Hipertermia: wzrost do o C wprowadza zakłócenia i wyłączenie termoregulacji. Wzmożenie procesów metabolicznych powoduje dodatnie sprzężenie zwrotne. Przy temperaturze o C następuje śmierć. Hipertermia: wzrost do o C wprowadza zakłócenia i wyłączenie termoregulacji. Wzmożenie procesów metabolicznych powoduje dodatnie sprzężenie zwrotne. Przy temperaturze o C następuje śmierć. Hipotermia: obniżenie do 33 o C powoduje zakłócenia, a do 30 o C wyłączenie termoregulacji, przy 28 o C pojawia się zagrożenie życia, ale pod kontrolą można obniżyć do 28 o C. Hipotermia: obniżenie do 33 o C powoduje zakłócenia, a do 30 o C wyłączenie termoregulacji, przy 28 o C pojawia się zagrożenie życia, ale pod kontrolą można obniżyć do 28 o C.

47 Efekt cieplarniany Stała słoneczna a wyraża ilość energii słonecznej docierającej do Ziemi w jednostce czasu na jednostkę powierzchni ustawionej prostopadle do kierunku promieniowania w górnej warstwie atmosfery a=1.4 kW/m 2 Stała słoneczna a wyraża ilość energii słonecznej docierającej do Ziemi w jednostce czasu na jednostkę powierzchni ustawionej prostopadle do kierunku promieniowania w górnej warstwie atmosfery a=1.4 kW/m 2 Ziemia tą energię absorbuje, a następnie emituje w postaci promieniowania podczerwonego. CO 2, para wodna i in., to promieniowanie pochłaniają i emitują w kierunku Ziemi. Nadwyżka gazów cieplarnianych powoduje zatrzymywanie energii i ocieplenie Ziemi. Ziemia tą energię absorbuje, a następnie emituje w postaci promieniowania podczerwonego. CO 2, para wodna i in., to promieniowanie pochłaniają i emitują w kierunku Ziemi. Nadwyżka gazów cieplarnianych powoduje zatrzymywanie energii i ocieplenie Ziemi.

48 Bilans energetyczny Ziemi

49


Pobierz ppt "FIZYKA i BIOFIZYKA prezentacja do wykładu 4. Elementy termodynamiki bioenergetyka Dr Dorota Wierzuchowska."

Podobne prezentacje


Reklamy Google