502 matches
-
electropozitive cum sunt hidrogenul și metalele: NH3, N2H4 (hidruri), cât și săruri de tipul nitrurilor: Na3N, Ca3N2. În stări de oxidare pozitive, + III, + V, azotul formează compuși (legături) cu elemente cu electronegativitate mai mare (oxigen, halogeni). Din punct de vedere termodinamic, stabilitatea combinațiilor se apreciază pe baza cunoașterii valorilor ΔG0, pentru aceleași condiții, se constată o stabilitate foarte mare a moleculei 216 de azot în comparație cu ceilalți compuși. Numai ionul amoniu (NH4 + ) este mai stabil decât azotul molecular (N2) deoarece la pH
CHIMIE ANORGANICĂ SUPORT PENTRU PREGĂTIREA EXAMENELOR DE DEFINITIVAT, GRADUL II, TITULARIZARE, SUPLINIRE by Elena Iuliana Mandiuc, Maricica Aştefănoaiei, Vasile Sorohan () [Corola-publishinghouse/Science/726_a_1055]
-
explicarea fenomenelor biologice, multe capitole ale fizicii și biologiei. Astfel, de exemplu biomecanica se ocupă de aspectele mecanice începând de la locomoția animală până la proprietățile moleculare ale fibrelor musculare. Biotermodinamica se ocupă de generarea și conversia energiei de către organism, de sistemele termodinamice deschise. Fenomenele electrice au cea mai deplină aplicabilitate în studiul unor procese biologice ce constituie punctul de plecare al unor investigații clinice. Procesele celulare își găsesc explicația pe baza cunostințelor de mecanică cuantică, fizica corpului solid și mai ales fizica
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
după cum am arătat la studiul fluidelor), numai solventul poate trece dintr-un compartiment în celălalt. Acestei mișcări însă i se opune o presiune din mediul al doilea, astfel încît se poate ajunge la echilibru Echilibrul se poate studia cu ajutorul potențialelor termodinamice. Dintre acestea, se alege entalpia liberă întrucât procesele chimice din organismele vii au loc la temperatură constantă și la presiune constantă. Astfel variația entalpiei libere la trecerea unui mol de solvent din compartimentul I în compartimentul II este Condiția de
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
și tot ea influențează una dintre cele mai importante proprietăți ale sistemelor vii, metabolismul. Termodinamica biologică se ocupă cu studiul proprietăților fizice ale sistemelor biologice din punct de vedere al conversiei energiei și al fenomenelor termice. IV.1.1. Sisteme termodinamice Sistemele biologice constau dintr-un număr mare de componente (atomi și molecule) aflate în interacțiune dar pot fi considerate macroscopice deoarece sunt mult mai mari decât dimensiunile particulelor componente. Studiul sistemelor se face mai ușor la echilibru, adică în starea
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
macroscopice deoarece sunt mult mai mari decât dimensiunile particulelor componente. Studiul sistemelor se face mai ușor la echilibru, adică în starea în care sistemul nu mai suferă schimbări macroscopice observabile. Din punct de vedere al interacțiunii cu mediul înconjurător, sistemele termodinamice se clasifică astfel: 1) sisteme izolate sunt acele sisteme care nu schimbă nici energie nici substanță cu mediul exterior 2) sisteme închise sunt acele sisteme care nu schimbă substanță dar schimbă energie cu mediul exterior 3) sisteme deschise sunt acele
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
sunt acele sisteme care nu schimbă substanță dar schimbă energie cu mediul exterior 3) sisteme deschise sunt acele sisteme care schimbă atât energie cât și substanță cu mediul exterior. Sistemele biologice sunt sisteme deschise. Mărimile macroscopice care caracterizează un sistem termodinamic și raportul acestuia cu mediul înconjurător se numesc parametri macroscopici. Totalitatea parametrilor independenți care determină starea sistemului se numesc parametri de stare. Parametrii care determină complet starea sistemului la momentul considerat și nu depind de istoria anterioară a sistemului se
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
numesc parametri macroscopici. Totalitatea parametrilor independenți care determină starea sistemului se numesc parametri de stare. Parametrii care determină complet starea sistemului la momentul considerat și nu depind de istoria anterioară a sistemului se numesc funcții de stare. Starea unui sistem termodinamic constituit dintr-un fluid se determină complet cu ajutorul masei m, a volumului V și a presiunii p, prin ecuația de stare. Pentru gazele ideale această ecuație de stare este legea gazului ideal: în (IV.1) M este masa moleculară a
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
nu depinde decât de temperatură și nu și de volum. Organismele vii sunt sisteme a căror energie internă poate crește sau poate să scadă în funcție de diferite condiții (vârstă, stare fiziologică, etc.) Lucrul mecanic este o mărime ce depinde de procesul termodinamic (transformarea pe care o suferă sistemul respectiv) și nu o funcție de stare așa cum este energia internă. Pentru a defini lucrul mecanic, să considerăm un gaz închis într-un cilindru cu ajutorul unui piston mobil de arie S. Gazul exercită o presiune
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
a acestui principiu Clausius introduce o funcție de stare (așa cum este energia internă pentru principiul I al termodinamicii) entropia, S. Principiul al II-lea al termodinamicii afirmă că în timpul proceselor naturale entropia unui sistem izolat crește, atingând valoarea maximă la echilibru termodinamic. Acest principiu se scrie sub forma: Semnul “>” se referă la procesele ireversibile iar semnul de egalitate se referă la cele reversibile. Principiul al II-lea al termodinamicii se mai numește principiul creșterii entropiei. Clausius a definit entropia pentru procesele reversibile
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
egalitate se referă la cele reversibile. Principiul al II-lea al termodinamicii se mai numește principiul creșterii entropiei. Clausius a definit entropia pentru procesele reversibile sub forma: iar pentru cele ireversibile Deci pentru procesele reversibile căldura schimbată într-un proces termodinamic este: Semnificația geometrică a căldurii ântr-un sistem de axe temperatură entropie (T-S) este aceeași cu a lucrului mecanic în diagrama P-V, adică ea este aria suprafeței delimitată de curba transformării și axa OS. Diagrama interpretării geometrice a căldurii
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
studiului celei mai importante aplicații a fenomenelor termice, motorul termic. IV.1.2.5. Ciclul Carnot Cea mai importantă aplicație a principiilor temodinamicii este motorul termic. Acesta a fost construit de inginerul francez Sady Carnot și funcționează după un ciclu termodinamic închis, denumit ciclul Carnot. Acesta este format din două transformări adiabatice și două transformări izoterme, care într-un sistem de axe T,S se reprezintă sub forma unui dreptunghi, ca în Fig.IV.3. Ciclul Carnot Randamentul motorului termic ce
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
de căldură a pielii se intensifică. De asemenea, se intensifică acțiunea glandelor sudoripare. Animalele care nu au glande sudoripare, elimină apa prin plămâni și secretă salivă. Prin evaporarea apei este frânată la homeoterme ridicarea temperaturii corpului. IV.1.4. Potențiale termodinamice Potențialele termodinamice caracterizează sensul de evoluție a diferitelor procese termodinamice. Din definiția entropiei și a principiului al II lea al termodinamicii rezultă: sau Dar conform principiului I al termodinamicii obținem: 0 (IV.34) ≤−+ TdSpdVdU în cazul unui sistem care evoluează
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
a pielii se intensifică. De asemenea, se intensifică acțiunea glandelor sudoripare. Animalele care nu au glande sudoripare, elimină apa prin plămâni și secretă salivă. Prin evaporarea apei este frânată la homeoterme ridicarea temperaturii corpului. IV.1.4. Potențiale termodinamice Potențialele termodinamice caracterizează sensul de evoluție a diferitelor procese termodinamice. Din definiția entropiei și a principiului al II lea al termodinamicii rezultă: sau Dar conform principiului I al termodinamicii obținem: 0 (IV.34) ≤−+ TdSpdVdU în cazul unui sistem care evoluează la volum
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
acțiunea glandelor sudoripare. Animalele care nu au glande sudoripare, elimină apa prin plămâni și secretă salivă. Prin evaporarea apei este frânată la homeoterme ridicarea temperaturii corpului. IV.1.4. Potențiale termodinamice Potențialele termodinamice caracterizează sensul de evoluție a diferitelor procese termodinamice. Din definiția entropiei și a principiului al II lea al termodinamicii rezultă: sau Dar conform principiului I al termodinamicii obținem: 0 (IV.34) ≤−+ TdSpdVdU în cazul unui sistem care evoluează la volum constant, aflat în legatură cu un termostat de
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
dF=0, deci energia liberă rămâne constantă. în cazul unui proces în care presiunea și temperatura rămân constante, pV se numește entalpie liberă sau potențial Gibbs iar mărimea: (IV.39) UH += se numeste entalpie. Relația (IV.37) afirmă că procesele termodinamice care au loc la presiune și temperatură constantă se desfașoară în sensul scăderii entalpiei libere. O schemă simplă ce ilustrează aceste potențiale este dată în Fig.IV.7. Alte aplicații ale principiilor termodinamicii sunt transformările simple ale gazelor care au
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
că: Putem caracteriza sistemul prin variația entropiei în unitatea de timp și unitatea de volum și să facem notația: σ se numeste producție de entropie. Principiul al II-lea al termodinamicii pentru procese ireversibile se enunță atunci: într-un proces termodinamic ireversibil producția de entropie este pretutindeni și permanent mai mare ca zero (σ > 0). Să găsim în cele ce urmează această producție de entropie. Pentru aceasta să considerăm un proces termodinamic (o reacție chimică de exemplu), pentru care ecuația fundamentală
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
pentru procese ireversibile se enunță atunci: într-un proces termodinamic ireversibil producția de entropie este pretutindeni și permanent mai mare ca zero (σ > 0). Să găsim în cele ce urmează această producție de entropie. Pentru aceasta să considerăm un proces termodinamic (o reacție chimică de exemplu), pentru care ecuația fundamentală a termodinamicii este: fiind potențialul chimic iar n numărul de particule din compusul i. iµ i Se modifică temperatura sistemului la T ′ , (componenții rămânând aceeași), variația de entropie va fi Sd
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
este: fiind potențialul chimic iar n numărul de particule din compusul i. iµ i Se modifică temperatura sistemului la T ′ , (componenții rămânând aceeași), variația de entropie va fi Sd ′dSdSi −= pentru producția de entropie se găsește: unde am definit fluxurile termodinamice de forma: Forțele termodinamice sunt niște gradienți. Deci cauza ireversibilității unor procese o reprezintă gradienții unor parametri intensivi (gradient de temperatură, potențial chimic, etc.). Producția de entropie mai poate fi scrisă sub forma: Se poate arăta că fluxurile termodinamice sunt
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
iar n numărul de particule din compusul i. iµ i Se modifică temperatura sistemului la T ′ , (componenții rămânând aceeași), variația de entropie va fi Sd ′dSdSi −= pentru producția de entropie se găsește: unde am definit fluxurile termodinamice de forma: Forțele termodinamice sunt niște gradienți. Deci cauza ireversibilității unor procese o reprezintă gradienții unor parametri intensivi (gradient de temperatură, potențial chimic, etc.). Producția de entropie mai poate fi scrisă sub forma: Se poate arăta că fluxurile termodinamice sunt proporționale cu forțele termodinamice
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
fluxurile termodinamice de forma: Forțele termodinamice sunt niște gradienți. Deci cauza ireversibilității unor procese o reprezintă gradienții unor parametri intensivi (gradient de temperatură, potențial chimic, etc.). Producția de entropie mai poate fi scrisă sub forma: Se poate arăta că fluxurile termodinamice sunt proporționale cu forțele termodinamice care le produc. Am arătat deja că, în cazul difuziei, fluxul de substanță este proporțional cu gradientul de concentrație: gradientul de concentrație fiind forța termodinamică ce produce fluxul de substanță. Se poate postula o liniaritate
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
termodinamice sunt niște gradienți. Deci cauza ireversibilității unor procese o reprezintă gradienții unor parametri intensivi (gradient de temperatură, potențial chimic, etc.). Producția de entropie mai poate fi scrisă sub forma: Se poate arăta că fluxurile termodinamice sunt proporționale cu forțele termodinamice care le produc. Am arătat deja că, în cazul difuziei, fluxul de substanță este proporțional cu gradientul de concentrație: gradientul de concentrație fiind forța termodinamică ce produce fluxul de substanță. Se poate postula o liniaritate între forțele termodinamice și fluxurile
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
cu forțele termodinamice care le produc. Am arătat deja că, în cazul difuziei, fluxul de substanță este proporțional cu gradientul de concentrație: gradientul de concentrație fiind forța termodinamică ce produce fluxul de substanță. Se poate postula o liniaritate între forțele termodinamice și fluxurile termodinamice, dacă forțele sunt slabe, deci sistemul se află în apropierea echilibrului. se numesc coeficienți fenomenologici și se pot scrie deci sub forma unei matrici. Atunci pentru producția de entropie se obține: Teorema Onsager afirmă că factorii Lij
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
care le produc. Am arătat deja că, în cazul difuziei, fluxul de substanță este proporțional cu gradientul de concentrație: gradientul de concentrație fiind forța termodinamică ce produce fluxul de substanță. Se poate postula o liniaritate între forțele termodinamice și fluxurile termodinamice, dacă forțele sunt slabe, deci sistemul se află în apropierea echilibrului. se numesc coeficienți fenomenologici și se pot scrie deci sub forma unei matrici. Atunci pentru producția de entropie se obține: Teorema Onsager afirmă că factorii Lij sunt simetrici. Teorema
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
obține: Teorema Onsager afirmă că factorii Lij sunt simetrici. Teorema Onsager este considerată de unii autori drept principiul al IV-lea al termodinamicii. IV.1.6. Semnificația entropiei. Entropie și ordine Evoluția ireversibilă a sistemelor izolate către starea de echilibru termodinamic poate fi descrisă cu ecuația lui Boltzmann. Boltzmann a avut o idee deosebită de a lega entropia, care este un concept macroscopic, de proprietățile microscopice dând astfel o interpretare statistică principiului al II-lea al termodinamicii. Să considerăm că avem
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
cu cât este mai dezordonat, entropia este mai mare. Cu acestă accepțiune, de indice al ordonării unui sistem, noțiunea de entropie este larg răspândită în diferite domenii ale științelor naturii și cu deosebire în cadrul sistemelor biologice. Spre deosebire de sistemele mecanice, sistemele termodinamice fac diferența între trecut și viitor, direcția scurgerii timpului fiind dată de creșterea entropiei, deci de creșterea dezordinii. Degradarea naturală și tendința generală de creștere a entropiei (spre o dezordine din ce în ce mai mare) sunt universale. Acesta este motivul pentru care, I.
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]