Реферат: Биофизика. (шпаргалка к экзамену)
<span Arial",«sans-serif»">1.
<span Arial",«sans-serif»"> Биофизика как наука. Предмет, задачи иобъект исследования биофизики. Философские проблемы биофизики.<span Arial",«sans-serif»">Б. – Это наука онаиболее фундаментальных законах, лежащих в основе биологических процессов.Общая Биофизика: кинетика и термодинамика ЖС. Частная Биофизика.
<span Arial",«sans-serif»">Предмет Б. – Живыесистемы.
<span Arial",«sans-serif»">Объект Б. – Живаяприрода в сравнении с неживой природой.
<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">1.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">Высокаяупорядоченность живых систем: дискретность и целостность; многоуровневаяорганизация.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">2.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">Способностьк самовоспроизведению.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">3.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">Способностьк развитию в направлении усложнения организации.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">4.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">Феноменинформации.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">5.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">Феноменцелесообразности.<span Arial",«sans-serif»">Философская проблема:О возможности сведения всех законов к законам физики.
<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">1.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">Редукционизм.Все законы ЖС можно свести к законам физики.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">2.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">Антиредукционизм,Витализм. Законы ЖС принципиально не сводятся к физическим.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">3.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">Дополнительность.В основе лежат физические законы, но существуют процессы и явления пока необъяснимые с точки зрения физики и химии.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:«MS Mincho»; mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:JA;mso-bidi-language:AR-SA"><span Arial",«sans-serif»">2.
<span Arial",«sans-serif»"> Химические реакции, как модель кинетическихзакономерностей. Кинетическая классификация химических реакций. Особенностикинетики биологических процессов. Примеры кинетических моделей биологическихпроцессов.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: «MS Mincho»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:JA;mso-bidi-language: AR-SA"><span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">1.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">Реакциипервого порядка.<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1025">
<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1026">
<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image006.gif" v:shapes="_x0000_i1027">
<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:Arial">2.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">Реакциивторого порядка.<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1028">
<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image010.gif" v:shapes="_x0000_i1029">
<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: «MS Mincho»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:JA;mso-bidi-language: AR-SA"><span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:Arial">3.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">Цепочкареакций.<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1030">
<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1031">
<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:Arial">4.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">Разветвлениецепи.<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image016.gif" v:shapes="_x0000_i1032">
<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image018.gif" v:shapes="_x0000_i1033">
<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:Arial">5.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">Реакцияс обратной связью.<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image020.gif" v:shapes="_x0000_i1034">
<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image022.gif" v:shapes="_x0000_i1035">
<span Arial",«sans-serif»">
<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: «MS Mincho»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:JA;mso-bidi-language: AR-SA"><span Arial",«sans-serif»">Особенности кинетикиБС:
<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">1.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">ВБС в качестве переменных выступают не только концентрации, но и любые другиевеличины.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">2.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">Переменныеизменяются не только во времени, но и в пространстве. Скорость определяется нетолько константами реакции, но и диффузионными процессами.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">3.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">БСпространственно неоднородны. Условия в разных частях системы могут отличаться.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">4.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">БСмультистационарны. Может быть несколько устойчивых режимов функционирования.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">5.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">Процессыв БС нелинейны. Феномен усиления и колебательные процессы.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">6.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">Кинетическиемодели БС крайне сложные. Моделирование требует большого числа упрощений.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: «MS Mincho»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:JA;mso-bidi-language: AR-SA"><span Arial",«sans-serif»">Кинетические моделиБС:
<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">1.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">РядФибоначчи.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">2.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">МодельМальтуса. Экспоненциальный рост. <img src="/cache/referats/20957/image024.gif" v:shapes="_x0000_i1036"><span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">3.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">Модельроста популяции в избытке пит. веществ.<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image026.gif" v:shapes="_x0000_i1037">
<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">4.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">МодельФерхюльста. Рост популяции, ограниченный ресурсами.<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image028.gif" v:shapes="_x0000_i1038">
<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">5.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">МодельЛотки и Вольтерра. Модель «Хищник-Жертва».<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image030.gif" v:shapes="_x0000_i1039">
<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:«MS Mincho»; mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:JA;mso-bidi-language:AR-SA"><span Arial",«sans-serif»">3.
<span Arial",«sans-serif»"> Понятие стационарного состояния в кинетикебиологических процессов. Устойчивость стационарного состояния. Критерийустойчивости. Оценка устойчивости системы, описываемой одним дифференциальнымуравнением.<span Arial",«sans-serif»">СС – это состояниесистемы в котором переменные не изменяются.
<span Arial",«sans-serif»">Устойчивость ССхарактеризуется поведением системы при отклонении от СС.
<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image032.gif" v:shapes="_x0000_i1040">
<span Arial",«sans-serif»">Нахождение критерияустойчивости для системы с одним дифференциальным уравнением.
<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image034.gif" v:shapes="_x0000_i1041">
<span Arial",«sans-serif»">Раскладываем функциюв ряд Тейлора:
<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image036.gif" v:shapes="_x0000_i1042">
<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:«MS Mincho»; mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:JA;mso-bidi-language:AR-SA"><span Arial",«sans-serif»">4.
<span Arial",«sans-serif»">Кинетические модели, описываемые двумядифференциальными уравнениями. Фазовая плоскость, фазовые траектории, изоклины,особые точки. Оценка устойчивости системы. Типы особых точек и иххарактеристика.<span Arial",«sans-serif»">В общем виде, системаописывается так:
<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image038.gif" v:shapes="_x0000_i1043"><img src="/cache/referats/20957/image040.gif" v:shapes="_x0000_i1044">
<span Arial",«sans-serif»">Фазовая траектория –это траектория движения изображающей точки в фазовой плоскости (x:y) во времени.
<span Arial",«sans-serif»">Изоклины – это линиив фазовой плоскости, во всех точках которых направления касательных кинтегральным кривым будут одинаковы.
<span Arial",«sans-serif»">Анализ устойчивостистационарного состояния:
<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image042.gif" v:shapes="_x0000_i1045">
<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image044.gif" v:shapes="_x0000_i1046">
<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image046.gif" v:shapes="_x0000_i1047">
<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image048.gif" v:shapes="_x0000_i1048">
<span Arial",«sans-serif»">Типы особых точек:
<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">1.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">λ1и λ2 – действительные числа.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">a.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">Одинаковыйзнак <0 – устойчивый узел<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">b.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">Одинаковыйзнак >0 – неустойчивый узел<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">c.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">Разныйзнак – неустойчивая особая точка типа «седло»<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial;mso-ansi-language:EN-US">2.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">λ1 иλ2 – комплексно сопряжённые числа. (R<span Arial",«sans-serif»;mso-ansi-language: EN-US">e±Im)<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">a.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»;mso-ansi-language:EN-US">Re<span Arial",«sans-serif»"><0 – Устойчивыйфокус<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">b.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»;mso-ansi-language:EN-US">Re<span Arial",«sans-serif»">>0 – Неустойчивыйфокус<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">c.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">Re=<span Arial",«sans-serif»;mso-ansi-language: EN-US">0 – <span Arial",«sans-serif»">Особаяточка «центр»<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:«MS Mincho»; mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:JA;mso-bidi-language:AR-SA"><span Arial",«sans-serif»">5.
<span Arial",«sans-serif»"> Химическая реакция с обратной связью.Построение простейшей математической модели. Определение координат особыхточек, их типа и степени устойчивости.<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image050.gif" v:shapes="_x0000_i1049">
<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image052.gif" v:shapes="_x0000_i1050">
<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image054.gif" v:shapes="_x0000_i1051">
<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image056.gif" v:shapes="_x0000_i1052">
<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image058.gif" v:shapes="_x0000_i1053">
<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:«MS Mincho»; mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:JA;mso-bidi-language:AR-SA"><span Arial",«sans-serif»">6.
<span Arial",«sans-serif»"> Модель «Хищник – Жертва».Определение координат особых точек, их типа и степени устойчивости.<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image060.gif" v:shapes="_x0000_i1054">
<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image062.gif" v:shapes="_x0000_i1055">
<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image064.gif" v:shapes="_x0000_i1056">
<span Arial",«sans-serif»">Решения являютсякомплексно сопряжёнными числами,
<span Arial",«sans-serif»;mso-ansi-language:EN-US">Re<span Arial",«sans-serif»">=0, особая точка типа«центр», периодические колебания переменных системы.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:«MS Mincho»; mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:JA;mso-bidi-language:AR-SA"><span Arial",«sans-serif»">7.
<span Arial",«sans-serif»"> Мультистационарность. Понятие обиологических триггерах. Способы переключения в триггерных системах. Понятие обифуркациях.<span Arial",«sans-serif»">Мультистационарныесистемы – это системы, имеющие несколько стационарных состояний.
<span Arial",«sans-serif»">В фазовом портретесистемы могут существовать множества точек, к которым притягивается или откоторых отталкивается изображающая точка при t→∞ илиt→-∞. Такие множества называются предельные множества.
<span Arial",«sans-serif»">Предельные множестваподразделяются на Аттракторы и Репеллеры. Предельное множество в виде замкнутойкривой – предельный цикл.
<span Arial",«sans-serif»">Триггерные системы –это мультистационарные системы, способные переходить из одного стационарногосостояния в другое.
<span Arial",«sans-serif»">Переключение втриггерных системах может происходить двумя способами:
<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">1.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">Силовой,специфический.<span Arial",«sans-serif»">Переход системы изобласти действия одного аттрактора в область действия другого за счёт действиявнешних сил на переменные системы.
<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">2.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">Параметрический,неспецифический.<span Arial",«sans-serif»">Параметры системыизменяются таким образом, что в фазовом портрете системы остаётся только однаособая точка, в которую эта система и переходит.
<span Arial",«sans-serif»">Процесс измененияфазового портрета системы, количества предельных множеств и их устойчивости –бифуркация. Значения параметров системы, при которых она меняет своё поведениеназывают критическими точками или точками бифуркации.
<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">1.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">Мягкиебифуркации.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">2.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">Кризисыи катастрофы.<span Arial",«sans-serif»">Бифуркация,приводящая к появлению предельного цикла – Бифуркация Андронова-Хопфа.
<span Arial",«sans-serif»">
<span Arial",«sans-serif»">8.
<span Arial",«sans-serif»"> Автоколебательные процессы в биологическихсистемах. Их свойства и условия возникновения.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">1.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">Автоколебательныепроцессы устанавливаются за счёт явлений внутри системы.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">2.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">Амплитудаавтоколебаний зависит только от свойств самой системы.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">3.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">АКпроцессы возможны только вдали от ТД равновесия.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">4.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">ПричинойАК процессов является наличие большого числа взаимодействующих элементов иобратных связей между ними.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">5.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">АКпроцессы всегда устойчивы, отклонения всегда затухают.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">6.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">Вфазовом портрете системы АК процессу соответствует предельное множество –предельный цикл.<span Arial",«sans-serif»">Предельный цикл – этоизолированная замкнутая кривая на фазовой плоскости, к которой стремятся всеинтегральные кривые. В этом случае система функционирует в стационарном режимес определённой амплитудой. Бифуркация, приводящая к появлению предельного цикла– Бифуркация Андронова-Хопфа.
<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:«MS Mincho»; mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:JA;mso-bidi-language:AR-SA"><span Arial",«sans-serif»">9.
<span Arial",«sans-serif»"> Кинетика ферментативных реакций.Принципиальная схема ферментативной реакции. Математическое моделированиеферментативной реакции. Уравнение Михаэлиса-Ментен. Ингибированиеферментативных процессов.<span Arial",«sans-serif»">Общая схемаферментативной реакции:
<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image066.gif" v:shapes="_x0000_i1057">
<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image068.gif" v:shapes="_x0000_i1058">
<span Arial",«sans-serif»">Так как p+s=const иe+(
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">es<span Arial",«sans-serif»">)=e<span Arial",«sans-serif»;mso-ansi-language:EN-US">0<span Arial",«sans-serif»;mso-ansi-language: EN-US"><span Arial",«sans-serif»;mso-ansi-language: EN-US"><img src="/cache/referats/20957/image070.gif" v:shapes="_x0000_i1059">
<span Arial",«sans-serif»">При избытке субстратасистема быстро достигает стационарного состояния при котором (
<span Arial",«sans-serif»;mso-ansi-language: EN-US">es<span Arial",«sans-serif»">)=<span Arial",«sans-serif»;mso-ansi-language: EN-US">const<span Arial",«sans-serif»">.При этом <span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">d(es)=0<span Arial",«sans-serif»">. Методом квазистационарных состояний можнонайти<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image072.gif" v:shapes="_x0000_i1060">
<span Arial",«sans-serif»">Константа Михаэлисаравна отношению суммы констант распада комплекса к константе образованиякомплекса. Численно равна концентрации субстрата при которой половина молекулфермента связана в фермент-субстратный комплекс. Скорость реакции максимальна,когда все молекулы фермента связаны в фермент-субстратный комплекс.
<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image074.gif" v:shapes="_x0000_i1061">
<span Arial",«sans-serif»">Ферментативныепроцессы являются регулируемыми.
<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">1.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">Конкурентноеингибирование – сродство с активным центром.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">2.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">Неконкурентноеингибирование – аллостерическое.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">3.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">Антиконкурентноеингибирование – ингибитор соединяется с (<span Arial",«sans-serif»;mso-ansi-language: EN-US">es<span Arial",«sans-serif»">)комплексом.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">4.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">Смешанноеингибирование – по активному и аллостерическому центру.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">5.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">Ингибированиеизбытком субстрата.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:«MS Mincho»; mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:JA;mso-bidi-language:AR-SA"><span Arial",«sans-serif»">10.
<span Arial",«sans-serif»"> Динамический хаос. Его характеристика.Динамический хаос и самоорганизующиесясистемы. Значение динамического хаоса для самоорганизующихся систем.<span Arial",«sans-serif»">Динамический хаос –явление в теории динамических систем, при котором поведение нелинейной системывыглядит случайным и является непредсказуемым на больших временах. Причинойпоявления хаоса является неустойчивость по отношению к начальным условиям ипараметрам: малое изменение начального условия со временем приводит к скольугодно большим изменениям динамики системы.
<span Arial",«sans-serif»">Тип аттрактора,соответствующий состоянию динамического хаоса – странный аттрактор.
<span Arial",«sans-serif»">Динамический хаосможет протекать в системе в качестве перехода к самоорганизации, а можетпротекать в уже организованной системе. Динамический хаос представляет собоймножественные бифуркации. Хаотическое поведение системы приводит к образованиюфрактальных диссипативных структур.
<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:«MS Mincho»; mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:JA;mso-bidi-language:AR-SA"><span Arial",«sans-serif»">11.
<span Arial",«sans-serif»"> Первый и второй законы термодинамики. Ихформулировка и физический смысл. Обратимые и необратимые процессы.<span Arial",«sans-serif»">Первый законтермодинамики выражает закон сохранения энергии в общем виде.
<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image076.gif" v:shapes="_x0000_i1062">
<span Arial",«sans-serif»">Изменение внутреннейэнергии системы может происходить за счёт обмена теплоты, за счёт работы и засчёт обмена веществом, в случае открытой системы.
<span Arial",«sans-serif»">Работа в общем видепредставлена выражением
<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image078.gif" v:shapes="_x0000_i1063">
<span Arial",«sans-serif»;mso-ansi-language: EN-US">F
<span Arial",«sans-serif»">– движущая сила. <span Arial",«sans-serif»;mso-ansi-language:EN-US">dx<span Arial",«sans-serif»"> – изменение параметра.<span Arial",«sans-serif»;mso-ansi-language: EN-US">Fdl
<span Arial",«sans-serif»">– механическая работа<span Arial",«sans-serif»;mso-ansi-language: EN-US">pdV
<span Arial",«sans-serif»">– работа расширения газа<span Arial",«sans-serif»;mso-ansi-language: EN-US">UdQ
<span Arial",«sans-serif»">– электрическая работа<span Arial",«sans-serif»">μdν –химическая работа
<span Arial",«sans-serif»">Второй законтермодинамики был сформулирован Клаузиусом. Невозможно построить двигатель, который работал бы по полному циклуКарно и превращал всю теплоту в работу. Теплота не может самопроизвольнопереходить от холодного тела к нагретому.
<span Arial",«sans-serif»">В реальных тепловыхдвигателях
<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image080.gif" v:shapes="_x0000_i1064">
<span Arial",«sans-serif»">Часть теплотыподводимой от нагревателя расходуется на увеличение молекулярного движения, температурырабочего тела. Клаузиус также ввёл понятие энтропии, как функции состояния,приращение которой равно теплоте, подведённой к системе в обратимомизотермическом процессе, делённой на абсолютную температуру, при которойпроисходит этот процесс.
<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image082.gif" v:shapes="_x0000_i1065">
<span Arial",«sans-serif»">Энтропияизолированной системы может только возрастать.
<span Arial",«sans-serif»">Необратимые процессы,после протекания которых систему и среду нельзя вернуть в прежнее состояниеодновременно. Необратимые процессы приводят систему к состоянию ТД равновесия.
<span Arial",«sans-serif»">Обратимые процессы,после протекания которых и систему, и среду можно вернуть в исходное состояние.
<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:«MS Mincho»; mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:JA;mso-bidi-language:AR-SA"><span Arial",«sans-serif»">12.
<span Arial",«sans-serif»"> Понятие термодинамического равновесия.Равновесные и неравновесные системы. Критерии эволюции системы к состоянию термодинамического равновесия.<span Arial",«sans-serif»">ТД равновесие – этоустойчивое состояние системы, при котором интенсивные параметры одинаковы вовсех частях системы. К равновесному состоянию приходит изолированная система поистечении достаточно большого промежутка времени.
<span Arial",«sans-serif»">Равновесная система –Интенсивные переменные в разных частях системы одинаковы. Движущие силыотсутствуют. Если такая система изолирована, то она может находиться всостоянии равновесия неограниченно долго.
<span Arial",«sans-serif»">Неравновесная система– Интенсивные переменные в разных частях системы различаются. Если такаясистема изолирована, то она необратимо эволюционирует к состоянию ТДравновесия. В ней возникают движущие силы, влекущие систему к состоянию ТДравновесия.
<span Arial",«sans-serif»">Критерии эволюциисистемы к ТД равновесию:
<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">1.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">Максимальнаяэнтропия. При U и V = <span Arial",«sans-serif»;mso-ansi-language:EN-US">const<span Arial",«sans-serif»">.<span Arial",«sans-serif»">В точке ТД равновесияэнтропия максимальна.
<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">2.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">МинимальнаяU. При S, V =const.<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image084.gif" v:shapes="_x0000_i1066">
<span Arial",«sans-serif»">При приближении ксостоянию ТД равновесия, внутренняя энергия системы уменьшается.
<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">3.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">Минимальнаясвободная энергия.·<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">ЭнергияГельмгольца. <span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">T<span Arial",«sans-serif»">, <span Arial",«sans-serif»;mso-ansi-language:EN-US">V<span Arial",«sans-serif»">=<span Arial",«sans-serif»;mso-ansi-language: EN-US">const<span Arial",«sans-serif»">.<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image086.gif" v:shapes="_x0000_i1067">
·<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">ЭнергияГиббса. <span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">T<span Arial",«sans-serif»">, <span Arial",«sans-serif»;mso-ansi-language:EN-US">p<span Arial",«sans-serif»">=<span Arial",«sans-serif»;mso-ansi-language: EN-US">const<span Arial",«sans-serif»">.<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image088.gif" v:shapes="_x0000_i1068">
·<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">Энтальпия<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image090.gif" v:shapes="_x0000_i1069">
<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:«MS Mincho»; mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:JA;mso-bidi-language:AR-SA"><span Arial",«sans-serif»">13.
<span Arial",«sans-serif»"> Принципы экстремумов в термодинамике. Ихсущность и значение.<span Arial",«sans-serif»">Принцип экстремумовзаключается в том, что в системах самопроизвольные процессы всегда стремятся кминимуму внутренней энергии и максимуму энтропии, поэтому можно предсказатьэволюцию системы, найдя экстремальные значения переменных с минимальнойвнутренней энергией. Зная зависимость внутренней энергии от переменной системыможно найти значение этой переменной, соответствующее минимальной энергии, аследовательно, состоянию термодинамического равновесия или стационарномусостоянию, в случае ограничений, наложенных на систему.
<span Arial",«sans-serif»">Критерии эволюциисистемы к ТД равновесию:
<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">1.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">Максимальнаяэнтропия. При U и V = <span Arial",«sans-serif»;mso-ansi-language:EN-US">const<span Arial",«sans-serif»">.<span Arial",«sans-serif»">В точке ТД равновесияэнтропия максимальна.
<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">2.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">МинимальнаяU. При S, V =const.<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image084.gif" v:shapes="_x0000_i1070">
<span Arial",«sans-serif»">При приближении ксостоянию ТД равновесия, внутренняя энергия системы уменьшается.
<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">3.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">Минимальнаясвободная энергия.·<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">ЭнергияГельмгольца. <span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">T<span Arial",«sans-serif»">, <span Arial",«sans-serif»;mso-ansi-language:EN-US">V<span Arial",«sans-serif»">=<span Arial",«sans-serif»;mso-ansi-language: EN-US">const<span Arial",«sans-serif»">.<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image086.gif" v:shapes="_x0000_i1071">
·<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">ЭнергияГиббса. <span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">T<span Arial",«sans-serif»">, <span Arial",«sans-serif»;mso-ansi-language:EN-US">p<span Arial",«sans-serif»">=<span Arial",«sans-serif»;mso-ansi-language: EN-US">const<span Arial",«sans-serif»">.<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image088.gif" v:shapes="_x0000_i1072">
·<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">Энтальпия<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image090.gif" v:shapes="_x0000_i1073">
<span Arial",«sans-serif»">Минимальное значениесвободной энергии сводится к максимальному значению энтропии.
<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:«MS Mincho»; mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:JA;mso-bidi-language:AR-SA"><span Arial",«sans-serif»">14.
<span Arial",«sans-serif»"> Энтропия. Её физический смысл с позицийтермодинамики и молекулярной физики. Связь энтропии и информации.<span Arial",«sans-serif»">Энтропия – этофункция состояния системы, приращение которой равно теплоте, подведённой ксистеме в обратимом изотермическом процессе, делённой на абсолютную температурупри которой происходит этот процесс.
<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image082.gif" v:shapes="_x0000_i1074">
<span Arial",«sans-serif»">Больцман ввёл понятиеэнтропии, как величины, пропорциональной логарифму вероятности нахождениясистемы в конкретном макросостоянии.
<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image097.gif" v:shapes="_x0000_i1075">
<span Arial",«sans-serif»;mso-ansi-language: EN-US">P
<span Arial",«sans-serif»">– это то число микросостояний, которыми может быть реализовано данноемакросостояние.<span Arial",«sans-serif»;mso-ansi-language: EN-US">K
<span Arial",«sans-serif»">– Постоянная Больцмана 1,38х10-23 Дж/К.<span Arial",«sans-serif»">Необратимые процессы,ведущие систему к увеличению энтропии, ведут систему к максимальному числумикросостояний, к ТД хаосу, равновесию.
<span Arial",«sans-serif»">В состоянии ТД равновесия,при максимальной энтропии, информационная структура системы нулевая. Энтропия иинформация связаны, как обратные величины: уменьшение энтропии системы связанос увеличением информации этой системы.
<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:«MS Mincho»; mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:JA;mso-bidi-language:AR-SA"><span Arial",«sans-serif»">15.
<span Arial",«sans-serif»"> Изменение энтропии в открытых системах.Определение скорости продукции энтропии в открытых системах.<span Arial",«sans-serif»">В открытых системахскорость продуцирования энтропии складывается из скорости продуцированияэнтропии за счёт внутренних необратимых процессов и за счёт обмена энтропией свнешней средой.
<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image099.gif" v:shapes="_x0000_i1076">
<span Arial",«sans-serif»">Изменение внутреннейэнергии в открытой системе складывается из изменения теплоты, работы и обменавеществом с внешней средой.
<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image101.gif" v:shapes="_x0000_i1077">
<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image103.gif" v:shapes="_x0000_i1078">
<span Arial",«sans-serif»">Приведя выражение кизменению энтропии, получаем:
<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image105.gif" v:shapes="_x0000_i1079">
<span Arial",«sans-serif»">Изменение энтропиискладывается из обмена с внешней средой энергией, работой и веществом.
<span Arial",«sans-serif»">В самопроизвольнойхимической реакции изменение энтропии за счёт внутренних необратимых процессовсвязано только с изменением количества реагирующих веществ.
<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image107.gif" v:shapes="_x0000_i1080">
<span Arial",«sans-serif»">Для химическойреакции
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">x<span Arial",«sans-serif»">+<span Arial",«sans-serif»;mso-ansi-language:EN-US">y<span Arial",«sans-serif»">=2<span Arial",«sans-serif»;mso-ansi-language: EN-US">z<span Arial",«sans-serif»"><span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image109.gif" v:shapes="_x0000_i1081">
<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image111.gif" v:shapes="_x0000_i1082">
<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image113.gif" v:shapes="_x0000_i1083">
<span Arial",«sans-serif»">A – химическоесродство. Является движущей силой химической реакции. Реакция идёт до тех пор,пока A>0.
<span Arial",«sans-serif»">Таким образом, воткрытых системах общее изменение энтропии равно:
<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image115.gif" v:shapes="_x0000_i1084">
<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:«MS Mincho»; mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:JA;mso-bidi-language:AR-SA"><span Arial",«sans-serif»">16.
<span Arial",«sans-serif»"> Понятие термодинамического равновесия.Общие свойства систем вблизи термодинамического равновесия.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">1.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">Интенсивныепеременные в разных точках системы различаются не резко.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">2.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">ТДсилы и скорости процессов невелики, скорости линейно зависят от движущих сил.Выполняется соотношение Онзагера.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">3.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">Скоростьпродуцирования энтропии пропорциональна произведению скоростей процессов надвижущие силы.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">4.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">Всестационарные состояния являются устойчивыми.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">5.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">Аттракторамимогут являться ТД равновесие и любое стационарное состояние.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">6.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">Флуктуации,приводящие к отклонению от аттракторов, затухают.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">7.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">ВблизиТД равновесия невозможна временная и пространственная упорядоченность.<span Arial",«sans-serif»">
<span Arial",«sans-serif»">17.
<span Arial",«sans-serif»"> Сравнительная характеристикастационарного состояния и термодинамического равновесия. Критерии эволюциисистемы к стационарному состоянию. Теорема Пригожина.<span Arial",«sans-serif»">В стационарномсостоянии свободная энергия и работоспособность системы постоянны, а в состоянииТД равновесия они минимальны.
<span Arial",«sans-serif»">В СС энтропияпостоянна, а в ТД равновесии она максимальна.
<span Arial",«sans-serif»">В СС существуютградиенты переменных и могут протекать ТД процессы, а в состоянии ТД равновесияградиенты и процессы отсутствуют.
<span Arial",«sans-serif»">Если на системуналожены ограничения, препятствующие её переходу в состояние ТД равновесия, онапереходит в СС.
<span Arial",«sans-serif»">т. Пригожина
<span Arial",«sans-serif»">Пусть в системеимеется два потока: J1≠0 и J2=0, тогдадиссипативная функция:
<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image117.gif" v:shapes="_x0000_i1085">
<span Arial",«sans-serif»">Будем считатьфиксированной силу X1=
<span Arial",«sans-serif»;mso-ansi-language:EN-US">const<span Arial",«sans-serif»">.<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image119.gif" v:shapes="_x0000_i1086">
<span Arial",«sans-serif»">Если система близка ксостоянию ТД равновесия, выполняется соотношение Онзагера
<span Arial",«sans-serif»;mso-ansi-language: EN-US">L<span Arial",«sans-serif»">12<span Arial",«sans-serif»">=<span Arial",«sans-serif»;mso-ansi-language: EN-US">L<span Arial",«sans-serif»">21<span Arial",«sans-serif»"> и<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image121.gif" v:shapes="_x0000_i1087">
<span Arial",«sans-serif»">В стационарномсостоянии, близком к равновесию, продукция энтропии минимальна. ТеоремаПригожина представляет собой критерий эволюции системы к стационарномусостоянию и показывает, что вблизи ТД равновесия невозможны колебательныепроцессы.
<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:«MS Mincho»; mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:JA;mso-bidi-language:AR-SA"><span Arial",«sans-serif»">18.
<span Arial",«sans-serif»"> Термодинамический подход к анализусопряжённых процессов. Связь между потоками, движущими силами и скоростьюпродуцирования энтропии при сопряжении. Соотношение Онзагера. Биологическиепримеры сопряжённых процессов.<span Arial",«sans-serif»">В околоравновесныхсистемах скорость продуцирования энтропии пропорциональна движущим силам.
<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image123.gif" v:shapes="_x0000_i1088">
<span Arial",«sans-serif»">В сопряжённыхпроцессах потоки зависят от обобщённых движущих сил.
<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image125.gif" v:shapes="_x0000_i1089">
<span Arial",«sans-serif»">Процесс
<span Arial",«sans-serif»;mso-ansi-language: EN-US">i<span Arial",«sans-serif»">сопряжён с процессами j.<span Arial",«sans-serif»">Рассмотрим двасопряжённых процесса:
<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image127.gif" v:shapes="_x0000_i1090">
<span Arial",«sans-serif»">Диссипативная функциядля сопряжённых процессов:
<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image129.gif" v:shapes="_x0000_i1091">
<span Arial",«sans-serif»">Вблизи равновесия посоотношению Онзагера:
<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image131.gif" v:shapes="_x0000_i1092">
<span Arial",«sans-serif»">В условияхсопряжения, диссипативная функция отдельных потоков может быть отрицательной,но при этом, диссипативная функция всей системы будет больше нуля. Если одинпоток отрицателен, то диссипативная функция сопряжённых потоков должнавыполнять условие:
<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image133.gif" v:shapes="_x0000_i1093">
<span Arial",«sans-serif»">Таким образом,сопряжение процессов позволяет прохождению в системе процессов, невозможных взамкнутой системе.
<span Arial",«sans-serif»">Наиболее типичнымисопряжениями процессов в БС являются процессы сопряжения гидролиза АТФ сэндэргоническими процессами, что позволяет этим процессам протекать. Безсопряжения эти процессы были бы невозможны.
<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:«MS Mincho»; mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:JA;mso-bidi-language:AR-SA"><span Arial",«sans-serif»">19.
<span Arial",«sans-serif»"> Скорость продуцирования энтропии вблизистационарного состояния системы. Теорема Пригожина.<span Arial",«sans-serif»">При неизменныхвнешних условиях в СС, близком к ТД равновесию, скорость прироста энтропии засчёт внутренних необратимых процессов достигает отличного от нуля минимальногоположительного значения.
<span Arial",«sans-serif»">т. Пригожина
<span Arial",«sans-serif»">Пусть в системеимеется два потока: J1≠0 и J2=0, тогдадиссипативная функция:
<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image117.gif" v:shapes="_x0000_i1094">
<span Arial",«sans-serif»">Будем считатьфиксированной силу X1=
<span Arial",«sans-serif»;mso-ansi-language:EN-US">const<span Arial",«sans-serif»">.<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image119.gif" v:shapes="_x0000_i1095">
<span Arial",«sans-serif»">Если система близка ксостоянию ТД равновесия, выполняется соотношение Онзагера
<span Arial",«sans-serif»;mso-ansi-language: EN-US">L<span Arial",«sans-serif»">12<span Arial",«sans-serif»">=<span Arial",«sans-serif»;mso-ansi-language: EN-US">L<span Arial",«sans-serif»">21<span Arial",«sans-serif»"> и<span Arial",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/20957/image121.gif" v:shapes="_x0000_i1096">
<span Arial",«sans-serif»">В стационарномсостоянии, близком к равновесию, продукция энтропии минимальна. ТеоремаПригожина представляет собой критерий эволюции системы к стационарномусостоянию и показывает, что вблизи ТД равновесия невозможны колебательныепроцессы.
<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:«MS Mincho»; mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:JA;mso-bidi-language:AR-SA"><span Arial",«sans-serif»">20.
<span Arial",«sans-serif»"> Общие свойства систем вдали оттермодинамического равновесия.<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: Arial">1.<span Times New Roman"">
<span Arial",«sans-serif»">Интенсивныепеременные в разных точках системы резко о