Bài giảng lý sinh: Nhiệt sinh học

Chia sẻ: Bui Van Lam | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:457

Thêm vào BST

Báo xấu

170
lượt xem 33
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hệ nhiệt động cô lập: Không trao đổi vật chất và năng lượng với bên ngoài (nước trong một phích kín, cách nhiệt tốt) + Hệ nhiệt động kín (hệ đóng): Trao đổi năng lượng, không trao đổi vật chất (nước trong phích kín nhưng cách nhiệt kém). + Hệ nhiệt động mở: Trao đổi vật chất và năng lượng (nước trong phích hở, cơ thể sống của sinh vật,...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng lý sinh: Nhiệt sinh học

CHƯƠNG I: NHIỆT SINH HỌC CH §1. Một số khái niệm: 1.1. Hệ nhiệt động: Khái niệm: Tập hợp các vật thể, phân tử, nguyên tử,… giới hạn trong một không gian nhất định. Ví dụ: Một thể tích nước trong bình, một khối khí trong xy lanh, một cơ thể sinh vật, một tế bào sống,...
 BÀI GIẢNG LÝ SINH
Phân loại: 3 loại + Hệ nhiệt động cô lập: Không trao đổi vật chất và năng lượng với bên ngoài (nước trong một phích kín, cách nhiệt tốt) + Hệ nhiệt động kín (hệ đóng): Trao đổi năng lượng, không trao đổi vật chất (nước trong phích kín nhưng cách nhiệt kém). + Hệ nhiệt động mở: Trao đổi vật chất và năng lượng (nước trong phích hở, cơ thể sống của sinh vật,...
1.2. Thái niệm:ố trạđại lượng đặc trưng 1.2. Thông s Các ng thái Kh cho trạng thái của một hệ nhiệt động Ví dụ : + Hệ nhiệt động vật lý (như hệ khí,…): N, V, P, T, U, S ,… + Hệ nhiệt động là tế bào sống: Nồng độ chất, nồng độ ion, độ pH, áp suất thẩm thấu,…
Khi hệ thay đổi trạng thái thì các thông số của hệ cũng thay đổi (theo những quy luật nhất định quy luật nhiệt động) Trạng thái cân bằng: Các thông số trạng thái không thay đổi theo thời gian Đạo hàm các thông số trạng thái của hệ theo thời gian = 0 Quá trình cân bằng: Quá trình biến đổi của hệ gồm một chuỗi liên tiếp các trạng thái cân bằng
Ví dụ: + Nén (dãn) vô cùng chậm khí trong một xy lanh có pit tông : Sự mất cân bằng n (hay P) của lớp khí sát mặt pít tông với các vùng khác trong hệ luôn kịp được san bằng bởi sự chuyển động hỗn loạn của các phân tử hệ luôn ở các trạng thái cân bằng về n (hay P) + Truyền nhiệt diễn ra vô cùng chậm của vật nóng cho vật lạnh: Chuyển động nhiệt hỗn loạn của các phân tử trong vật kịp san bằng chênh lệch nhiệt độ trong suốt quá trình truyền nhiệt vật luôn ở các trạng thái cân bằng nhiệt độ.
Quá trình thuận nghịch: + Quá trình biến đổi của hệ từ trạng thái này sang trạng thái khác, có thể thực hiện quá trình ngược lại + Quá trình ngược: Hệ trải qua tất cả các trạng thái trung gian như quá trình thuận. + Quá trình thuận nghịch chỉ có thể là tập hợp của các trạng thái cân bằng là quá trình cân bằng.
Quá trình bất thuận nghịch: + Quá trình biến đổi, quá trình ngược lại không thể tự xảy ra + Xảy ra quá trình ngược, làm môi trường xung quanh có thay đổi + Hệ không trải qua các trạng thái trung gian như quá trình thuận. Ví dụ: Quá trình truyền nhiệt, quá trình biến đổi công thành nhiệt,…. + Các quá trình xảy ra trong tự nhiên thường là bất thuân nghịch.
Cảm giác của con người: 1.3. Nhiệt độ và đột môi trường là nóng, 1.3. Nhi t vật hay m o nhiệt độ Mộ ấm hay lạnh, mát,…(Mang tính chủ quan, phụ thuộc vào trạng thái tâm, sinh lý của người quan sát). Đánh giá một cách khách quan mức độ nóng, lạnh,…của đối tượng quan sát ? Dùng nhiệt độ.
Nguyên tắc đo nhiệt độ: Dựa trên sự thay đổi theo nhiệt độ của một tính chất nào đó của vật chất: Độ dài, thể tích, điện trở,… Dụng cụ đo nhiệt độ: gọi là nhiệt kế Nhiệt kế thường dùng: + Nhiệt kế thủy ngân: Sự thay đổi V thủy ngân theo t0 + Nhiệt kế điện trở: Sự thay đổi R của kim loại theo t0 + Nhiệt kế nhiệt điện: Sự thay đổi theo t0 của hiệu điện th ế tiếp xúc giữa hai kim loại),…
Tùy theo quy ước lấy các điểm chuẩn khác nhau mà có các thang nhiệt độ (nhiệt giai) khác nhau: Reomur (0R), Fahreinheit (0F),. 1000C 373,160K 800R 2120F 00C 273,160K 00R 320F
n0C = (0,8. n)0R =(1,8n + 32)0F Chú ý: + Thang nhiệt độ Kelvin dựa trên cơ sở nhiệt độ chỉ là đại lượng phản ánh mức độ chuyển động, phản ánh động năng trung bình của các phân tử trong hệ nhiệt động mà không phụ thuộc các vật chất cụ thể dùng trong các hệ đó. + Liên hệ số đo nhiệt độ của thang nhiệt độ Kelvin (T) và thang nhiệt độ Celsius (t): T0 = t 0C + 273,160
Khái niệm: 1.4. Gradien (grad)đại lượng vật lý là đại 1.4. Gradien (grad) + Gradien của một lượng có trị số bằng độ biến thiên của đại lượng đó trên một đơn vị dài: gradU = + Dạng véc tơ: dU với là véc tơ đơn vị theo chiều U tăng. dx dU n grad U = dx n
Ví dụ: dC + Gradien của nồng độ: gradC = dx + Gradien của điện thế: gradV = dV Trong tế bào sống luôn tồn tại nhiều dx loại gradien, nó là một đặc trưng cho tế bào sống:
+ Gradien nồng độ: Hình thành do sự phân bố không đồng đều của các chất hữu cơ và vô cơ giữa các phần của tế bào hoặc trong và ngoài tế bào + Gradien thẩm thấu Do chênh lệch áp suất thẩm thấu, đặc biệt là áp suất thẩm thấu keo giữa bên trong và ngoài tế bào.
+ Gradien màng Do phân bố không đồng đều các chất có phân tử lượng khác nhau ở hai phía màng tế bào Nguyên nhân: Màng tế bào có tính bán thấm, cho các phân tử nhỏ đi qua dễ dàng, nhưng các phân tử có phân tử lượng lớn thì rất khó thấm vào hoặc giải phóng ra khỏi tế bào.
+ Gradien độ hòa tan Xuất hiện ở hai pha không trộn lẫn, do sự hòa tan các chất của hai pha khác nhau (như pha lipit và protein trong tế bào,…) + Gradien điện thế Xuất hiện do sự chênh lệch về điện thế ở hai phía màng tế bào, khi có phân bố không đều các ion như Na+, K+,…
+ Gradien điện hóa: Tổng gradien nồng độ và gradien điện thế, xuất hiện khi có sự phân bố không đều các hạt mang điện ở trong và ngoài tế bào. Nói chung, khi tế bào chết thì gradien mất đi.
§2. Nguyên lý I nhiệt động họượng: ệ sinh vật §2. Nguy i năng, công, nhiệt l c với h 2.1. Nộ  2.1.1. Nội năng (U): Khái niệm: + Toàn bộ năng lượng chứa trong hệ. + Năng lượng chuyển động nhiệt, năng lượng dao động của các phân tử, nguyên tử, năng lượng chuyển động của các electrron, năng lượng hạt nhân,… + Năng lượng tương tác của hệ với bên ngoài và động năng chuyển động của cả hệ không được tính vào nội năng. Đơn vị đo nội năng là jun (J)
◦ Đặc điểm: Mỗi trạng thái của hệ tương ứng có một nội năng xác định, khi hệ thay đổi trạng thái thì nội năng thay đổi Nội năng là hàm trạng thái của hệ Hệ thực hiện một quá trình kín và trở về trạng thái ban đầu: ΔU = 0 Hệ từ trạng thái 1 biến đổi sang trạng thái 2 ΔU = U2 ∫ dU = U − U1 2 U1