Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Применение второго начала ТД к живым организмам. Математическое выражение 2 начала ТД для открытых систем




 

Правовое государство — это форма организации и деятельности государственной власти, которая строится во взаимоотношениях с инди­видами и их различными объединениями на основе норм права.

Основные признаки правового государства:

- верховенство и господство права (в широком смысле) и закона;

- принцип разделения властей;

- реальность прав личности, обеспечение ее свободного развития;

- четкое разграничение функций общества и государства;

- взаимная ответственность личности и государства;

- соответствие внутреннего законодательства общепризнанным нор­мам и принципам международного права.

Верховенство и господство права (в широком смысле) и закона (в бо­лее узком). Правовое государство не есть просто государство, соблюдаю­щее законы. Это общество и государство, признающие право как историче­ски развивающиеся в общественном сознании, расширяющуюся меру свобо­ды и справедливости, выраженную именно в законах, подзаконных актах и практике реализации прав и свобод человека, демократии, рыночного хо­зяйства и т.п.

Основной закон правового государства — Конституция. В ней сформулированы правовые принципы государственной и общественной жизни. Конституция представляет собой общую правовую модель обще­ства, которой должно соответствовать все текущее законодательство. Ни­какой другой правовой акт государства не может противоречить конститу­ции. Приоритет конституции — неотъемлемая черта правового государства. Поэтому правовое государство — это конституционное государство.

Гражданское общество — это система самостоятельных и незави­симых от государства общественных институтов и отношений, которые обеспечивают условия для реализации частных интересов и потребностей индивидов и коллективов, для жизнедеятельности социальных, культур­ных, духовных сфер, их воспроизводства и передачи от поколения к поко­лению.

Модели соотношения гражданского общества и государства - либе­рализм и этатизм.

С позиции либерализма, чем меньше вмешательство государства в сферу гражданского общества, тем лучше для гражданского общества и, следовательно, субъектов гражданского общества.

Этатизм занимает противоположную позицию в этом вопросе: чем больше вмешательство государства, тем лучше гражданскому обществу.

В рамках этатизма различаются два варианта регулирующего воз­действия государства на общество:

1) авторитарный этатизм — такой способ властного воздействия на общество, при котором блокируется или разрывается обратная связь меж­ду управляющей и управляемой системами, власть стремится формиро­вать общественные отношения;

2) демократический этатизм — такой вариант этатизма, при котором параметры и пределы государственного вмешательства, особенно в эконо­мику, определяются потребностями гражданского общества, точнее, боль­шинством субъектов гражданского общества.

Итого:

Есть ответы на все билеты за исключением 35-го. Там, где объём ответа крайне мал, он с высокой вероятностью перекликается с другим ответом.

 

Место химии в формировании представлений о строении и законах функционирования различных систем человеческого организма. Связь химии с биологией, медициной и формацией. Основные этапы развития химии. Вклад отечественных ученых в развитие общей химии.

 

Отличительная черта современной медицины - активное внедрение достижений химии в теорию и практику исследования функций живого организма. Поэтому особую роль приобретают знания основ биофизической химии и свойств биогенных элементов, которые служат фундаментом при последующем изучении биоорганической и биологической химии, фармакологии, физиологии, гистологии, санитарии и гигиены, анестезиологии.

Химия-наука о составе, строении, свойствах, превращениях веществ и явлениях, их сопровождающих.

На границе биологии, неорганической и биологической химии появилась новая наука – бионеорганическая химия, задачей которой является изучение химических процессов, протекающих в клетках живых организмов при участии соединений биогенных элементов.

Исключительно велико значение химии в биологии и медицине. В организме реализуется около миллиона процессов. Каждый из них представляет собой совокупность различных химических превращений. В любой клетке человеческого организма могут протекать тысячи химических реакций. В конечном счете, разнообразные биологические функции живых организмов определяются теми или иными химическими реакциями.

Например, энергетические потребности обеспечиваются главным образом реакцией биоокисления глюкозы, лежащей в основе клеточного дыхания:

С6Н12О6 + 6О2 = 6СО2 + 6Н2О

В свою очередь внешнее дыхание высших животных, обеспечивающее доставку кислорода к клеткам, определяется реакцией белка – гемоглобина Hb с кислородом воздуха:

Hb + O2 HbO2

Непрочный комплекс- оксигемоглобин является переносчиком кислорода. Недостаток гемоглобина будет вести к кислородному голоданию и тяжелому заболеванию-анемии. Чтобы вылечить больного анемией, необходимо стимулировать синтез гемоглобина в организме.

Понимание химических процессов, лежащих в основе болезни, помогает направленному поиску способов лечения. Поэтому лучшие врачи всегда уделяли внимание химическим вопросам медицины.

Основоположник медицинского направления в химии – швейцарский врач Т. Парацельс (1493-1591) . он писал, что цель химии состоит не в изготовлении золота и серебра, а в изготовлении лекарств. По Парацельсу, все материальное состоит из трех начал элементов, находящихся в разных соотношениях: соли (тела), ртути (души) и серы (духа). При недостатке одного из этих элементов в организме возникают болезни, которые нужно лечить, вводя элемент в организм. Парацельс впервые успешно стал применять для лечения больных неорганические вещества. Это побудило многих врачей к изучению химии. Так химия получила мощный толчок к дальнейшему развитию, найдя широкое практическое применение. Этот период в развитии химии и медицины (XVI-XVIII вв.) известен под названием ятрохимии (от греч. Iatros – врач).

В начале 18 века немецкий химик и врач Г.Э.Шталь (1659-1734) предложил теорию флогистона, которая более полувека пользовалась всеобщим признанием. По этой теории предполагалось, что во всех телах имеется особое вещество - «флогистон», удаляющееся из них при горении или окислении. Сначала эта теория позволила обобщить многие экспериментальные факты и ускорила развитие химии, но затем стала препятствием для дальнейшего развития, так как исходное предположение оказалось неверным.

Шведский фармацевт К.В.Шееле (1742-1786), еще, будучи помощником аптекаря, открыл кислоты растительного и животного происхождения, в том числе винную, лимонную, яблочную, молочную, мочевую. Наиболее важные его открытия – получение кислорода и азота.

В 19 веке исследования, проведенные немецким врачом Ю.Р.Майером (1814-1878) и английским ученым Д.Джоулем (1818-1889), показали, что теплота и работа могут взаимно превращаться и являются двумя различными способами передачи энергии.

Ю.Р.Майеру принадлежит приоритет в открытии первого начала термодинамики. Работая судовым врачом на корабле, направляющемся из Европы на остров Яву, Майер обратил внимание, что венозная кровь моряков в тропиках и местных жителей – яванцев имеет более светлую окраску, чем окраска крови пациентов в Германии. Он объяснил эти различия тем, что в венах обитателей тропиков остается больше кислорода и, соответственно, больше оксигемоглобина, чем у людей, живущих в холодных климатических условиях. На основании таких наблюдений Майер пришел к выводу, что теплота сгорания пищи расходуется на поддержание постоянной температуры тела и на выполнение мускульной работы.

В результате работ выдающегося французского биолога Луи Пастера (1822-1895) были усовершенствованы промышленные процессы брожения (биотехнология). Созданный им метод стерилизации обеспечивает обеззараживание лекарственных средств и медицинских инструментов.

Из 109 научных работ крупнейшего русского врача-физиолога И.М.Сеченова (1829-1905) 40 посвящены применению методов физической химии в медицине. Опираясь на данные физико-химических методов исследования, он детально объяснил, как переносится углерод диоксид из тканей в кровь и далее в легкие. Сеченов может по праву считаться основателем физико-химической медицины.

П.Эрлих - применил в медицине синтезированные им соединения в качестве лекарственных средств.

Л.Полинг - строение полипептидов, в том числе фибриллярных белков, из которых состоят соединительные и покровные ткани.

Дж.Уотсон и Ф.Крик – описали вторичную структуру ДНК, описав ее в виде двойной спирали.

Ф.Сенгер – исследование строения индивидуальных белков, строение генов-носителей наследственной информации в организмах.

Большинство лекарственных препаратов синтезировано химиками. Полезный эффект врачебной деятельности на 70 % определяется наличием лекарств и развитием науки о лекарствах – фармации. Например, детская смертность от тифа с открытием антибиотиков снизилась с 50 до 2 %, а смертность от туберкулеза за последние 30 лет уменьшилась примерно на 80 %.

Достижения химии используют не только в терапевтической деятельности, но и в хирургии. Это новые химические препараты, обладающие антимикробной, противоожоговой, противовоспалительной активностью, перевязочные средства, клеи для лечения ран, различные искусственные органы и детали из пластмасс: артерии, зубы, костные пластины, носовой хрящ, оболочки нервов, суставы крупные и мелкие. Применяя эти материалы хирург должен учитывать характер их взаимодействия с организмом.

В клинической медицине широко применяют с целью диагностики и профилактики методы качественного и количественного анализов различных веществ в биожидкостях : моче, крови, желудочном соке. С помощью химических методов проводится анализ окружающей среды : воздуха, почвы, питьевых и сточных вод. Такие анализы имеют первостепенное значение для санитарной и гигиенической оценки условий жизни и труда.

Таким образом, применение химии в медицине подчеркивает мудрость мысли великого русского ученого М.В.Ломоносова, который говорил, что медик без довольного познания химии совершенен, быть не может.

2. химическая термодинамика. Основные понятия термодинамики. Открытые, закрытые и изолированные системы. Экстенсивные и интенсивные параметры состояния системы.

Термодинамика – наука о взаимопревращениях теплоты и энергии.

ТД системой называется любой объект природы, состоящий из достаточно большого числа молекул (структурных единиц) и отделенный от других объектов природы реальной или воображаемой граничной поверхностью (границей раздела)

Объекты природы, не входящие в систему, называются средой.

Под состоянием понимают совокупность свойств системы, позволяющих определить систему с точки зрения ТД. Состояние системы называется равновесным, если все свойства остаются постоянными в течение как угодно большого промежутка времени и в системе отсутствуют потоки вещества и энергии. Если свойства системы постоянны во времени, но имеются потоки вещества и энергии, состояние называется стационарным.

В ТД для определения изменения энергии системы в тех или иных условиях применяют различные энергетические характеристики, называемые термодинамическими функциями состояния

Системы по характеру обмена веществом и энергией с окружающей средой:

Изолированной системой называется такая система, которая не обменивается со средой ни веществом, ни энергией (∆m=0, ∆E=0)

Закрытой системой называется такая система, которая не обменивается со средой веществом, но может обмениваться энергией (∆m=0 , ∆E≠0)

Открытой системой называется такая система, которая может обмениваться со средой, как веществом, так и энергией(∆m≠0 , ∆E≠0) например живая клетка.

Экстенсивные параметры: m, E, ∆H, V

Интенсивные параметры (не зависящие от количества вещества): t, P, ρ.

3. внутренняя энергия. Работа и теплота – две формы передачи энергии. Параметры состояния системы.

Внутренняя энергия системы представляет собой сумму энергий теплового движения молекул и энергии взаимодействия между ними.

В биологических системах теплота обычно отдается системой во внешнюю среду, а работа совершается системой за счет убыли внутренней энергии.

Экстенсивные параметры: m, E, ∆H, V

Интенсивные параметры (не зависящие от количества вещества): t, P, ρ.

4. первое начало ТД. Известные формулировки 1 начала ТД. Изохорные и изобарные процессы.

первое начало ТД: Тепло, подведенное или отданное системе, расходуется на изменение внутренней энергии и работы, совершаемой над системой

Q = ∆U + W

Формулировки:

1.в любой изолированной системе запас энергии остается постоянным

2.разные формы энергии переходят друг в друга в строго эквивалентных количествах

3.вечный двигатель первого рода не возможен, т.е. не возможно построить машину, которая давала бы механическую работу, не затрачивая на это соответствующее количество энергии.

Изохорный процесс- процесс, протекающий при постоянном объеме.

V = const

Q = ∆U + W

W = P ∆V если ∆V = 0 W = 0 Qv = ∆U

Qv- изохорный процесс

 

Изобарный процесс- процесс, протекающий при постоянном давлении

Р = const

QP = ∆U + P ∆V = (U2 + P V2) - (U2 + P V1) = H2 – H1 = ∆H H = U +P V

5. энтальпия как функция состояния системы. Эндотермические и экзотермические процессы. Первое начало ТД для изобарных процессов.

Энтальпия- функция состояния системы, характеризующая теплосодержание системы.

первое начало ТД: Тепло, подведенное или отданное системе, расходуется на изменение внутренней энергии и работы, совершаемой над системой

Q = ∆U + W

Изобарный процесс- процесс, протекающий при постоянном давлении

Р = const

QP = ∆U + P ∆V = (U2 + P V2) - (U2 + P V1) = H2 – H1 = ∆H H = U +P V

[∆H] = [кДж/моль]

Химические реакции, при протекании которых происходит уменьшение энтальпии системы (∆H < 0) и во внешнюю среду выделяется теплота, называются экзотермическими.

Реакции, в результате которых энтальпия возрастает (∆H > 0) и система поглощает теплоту QP извне, называются эндотермическими.

Если ∆H > 0 реакция эндотермическая

Если ∆H < 0 реакция экзотермическая

 

6. закон Гесса. Термохимические расчеты и их использование для энергетической характеристики химических и биохимических процессов. Стандартная энтальпия образования, стандартная энтальпия сгорания. Следствия из закона Гесса. Энергетическая ценность пищевых продуктов, обоснование рационов питания.

Закон Гесса: приращение энтальпии при образовании заданных продуктов из данных реагентов при постоянном давлении не зависит от числа и вида реакций, в результате которых образуются эти продукты.

При термохимических расчетах чаще применяется не сам закон, а его следствие. Для реакции, представленной в общем виде nA A + nB B = nc C + nD D следствие запишется с помощью равенства:

∆Hр-я = (nc∆Hc + nD∆HD) – (nA∆HA + nB∆HB)

Формулируется: энтальпия реакции равна алгебраической сумме энтальпий образования стехиометрического количества продуктов за вычетом алгебраической суммы энтальпий образования стехиометрического количества реагентов.

Потребность в калориях человека рассчитывается по следующим признакам: интенсивность труда, возраст, пол, потребность в белках, жирах, углеводах.

Стандартная теплота образования при 298 К и 1 атм

1 следствие из закона Гесса:

∆Hобр = ∑ n ∆H298 пр.р. - ∑ n ∆H298 исх.в.

2 следствие из закона Гесса:

∆Hсг = ∑ n ∆H298 исх.в. - ∑ n ∆H298 пр.р.

 

7. применение первого начала ТД к биосистемам

На основе 1го начала ТД с помощью несложных расчетов можно получить важные сведения о процессах обмена веществ и энергии в организме.

8. второе начало ТД. Формулировка. Критерии направленности процесса. Вклад С.Карно и Р.Клаузиуса в развитие 2го начала ТД.

2ое начало ТД показывает направление реакции и направленность превращения энергии.

Первооткрыватель 2го начала термодинамики – Карно – исследовал превращение теплоты в работу и сделал вывод, что в тепловых машинах количество теплоты, полученное от источника тепла, не может полностью переходить в работу, а часть ее отдается холодильнику.

Схема передачи теплоты:

Теплоисточник Т1

Q1

Рабочее тело

Q2

Холодильник Т2

 

W = Q1 – Q2

η = (Q1 – Q2) \ Q1 = W / Q1 η = (Т1 – Т2) / Т1

КПД тепловой машины не зависит от природы рабочего тела, а определяется интервалом температур

2 закон ТД (Клаузиус):

*теплота не может самопроизвольно переходить от более холодного тела к более нагретому.

(Томсон)

*вечный двигатель 2го рода, в котором вся теплота, сообщаемая системе, переходит в работу, не возможен.

 

∆H и ∆S не могут служить полным критерием направленности процесса, так как есть много реакций, протекающих самопроизвольно с ∆H > 0 и уменьшением S, более того ∆S как критерий направленности процесса ограничивается только в изолированных системах.

∆G как критерий направленности процесса является таким же свойством системы как внутренняя энергия, энтальпия, энтропия.

9. энтропия как функция состояния системы. Критерии самопроизвольно протекающего процесса в изолированной системе. Связь энтропии с вероятностью состояния системы (уравнение Л.Больцмана)

Протекание самопроизвольного процесса в изолированной системе сопровождается рассеиванием тепловой энергии, для количественной характеристики этого явления Клаузиус ввел термодинамическую функцию, называемую энтропией S

S = f (Q)

Энтропия- функция состояния системы, приращение которой ∆S равно минимальной теплоте, подведенной к системе в обратном изотермическом процессе, деленном на абсолютную температуру, при которой осуществляется данный процесс.

∆S = Q \ T

[∆S] = Дж/моль К [S] = Дж / К

∆S не зависти от пути процесса и относится к экстенсивному свойству систем

Только часть теплоты идет на совершение работы, другая часть является обесцененной, она не может быть превращена в работу, поэтому она рассеивается.

Энтропия – мера обесцененной энергии

T ∆S = Q

Из 2 начала ТД следует, что условием самопроизвольного протекания необратимых процессов в изолированной системе является возрастание энтропии. В случае равновесия энтропия системы постоянна

Уравнение Больцмана (физический смысл энтропии):

S = k ℓn ώ

k- постоянная Больцмана, = 1,38∙ 10 -23 Дж / К

ώ- термодинамическая вероятность, показывающая число микросостояний, отвечающих данному макросостоянию

макросостояние - свойство вещества, которое можно измерить (Т, р и т.д.)

число микросостояний, с помощью которых осуществляется данное макросостояние, называется вероятностью ώ.

Чем больше неупорядоченность системы, тем больше энтропия.

Энтропия возрастает при переходе вещества их кристаллического в жидкое состояние, а из жидкого в газ

Энтропия- мера беспорядоченности системы, вместе с тем энтропия является не только мерой обесцененной энергии, но и силой, движущей процесс, без энтропии все реакции достигли бы равновесия.

применение второго начала ТД к живым организмам. Математическое выражение 2 начала ТД для открытых систем.

У живых организмов, которые изучаются в единстве с окружающей средой, полное приращение энтропии не может быть отрицательным, оно должно иметь знак «+» либо = 0. нарушение экологии среды (кислотные дожди) изменяют данную зависимость, что ведет к нарушению протекания биохимических процессов.

2ой закон ТД для открытых систем:

∆S / ∆t = ∆Si / ∆t + ∆Se / ∆t

∆S / ∆t – прирост энтропии в единицу времени

∆Si / ∆t – интенсивность увеличения энтропии в живых организмах, связанных с химическими реакциями; всегда положительная величина

∆Se / ∆t – изменение энтропии внутри организма, которое происходит не только за счет химических реакций, но и вследствие обмена энтропией между системой и окружающей средой, может быть как положительным, так и отрицательным.







Дата добавления: 2015-04-19; просмотров: 704. Нарушение авторских прав


Рекомендуемые страницы:


Studopedia.info - Студопедия - 2014-2020 год . (0.015 сек.) русская версия | украинская версия