Xem mẫu
- 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
nguon tai.lieu . vn
