Hajdú Angéla

Hasonló dokumentumok
SEMMELWEIS EGYETEM. Biofizikai és Sugárbiológiai Intézet, Nanokémiai Kutatócsoport. Bio-termodinamika, entrópia, egyensúly és változás.

SEMMELWEIS EGYETEM. Biofizikai és Sugárbiológiai Intézet, Nanokémiai Kutatócsoport. (Bio)termodinamika, entrópia, egyensúly és változás.

SEMMELWEIS EGYETEM. Biofizikai és Sugárbiológiai Intézet, Nanokémiai Kutatócsoport. Zrínyi Miklós

Egy részecske mozgási energiája: v 2 3 = k T, ahol T a gáz hőmérséklete Kelvinben 2 2 (k = 1, J/K Boltzmann-állandó) Tehát a gáz hőmérséklete

Belső energia, hőmennyiség, munka Hőtan főtételei

SEMMELWEIS EGYETEM. Biofizikai és Sugárbiológiai Intézet, Nanokémiai Kutatócsoport. TRANSZPORTFOLYAMATOK biológiai rendszerekben.

Fizika feladatok. 1. Feladatok a termodinamika tárgyköréből november 28. Hővezetés, hőterjedés sugárzással. Ideális gázok állapotegyenlete

A termodinamika törvényei

Spontaneitás, entrópia

Az energia. Energia : munkavégző képesség (vagy hőközlő képesség)

Hőtan I. főtétele tesztek

Termodinamika (Hőtan)

Makroszkópos tulajdonságok, jelenségek, közvetlenül mérhető mennyiségek leírásával foglalkozik (például: P, V, T, összetétel).

FIZIKA I. Ez egy gázos előadás lesz! (Ideális gázok hőtana) Dr. Seres István

Légköri termodinamika

Spontaneitás, entrópia

FIZIKA I. Ez egy gázos előadás lesz! (Ideális gázok hőtana) Dr. Seres István

ÖSSZEFOGLALÁS HŐTANI FOLYAMATOK

1. Feladatok a termodinamika tárgyköréből

2. A hőátadás formái és törvényei 2. A hőátadás formái Tapasztalat: tűz, füst, meleg edény füle, napozás Hőáramlás (konvekció) olyan folyamat,

összetevője változatlan marad, a falra merőleges összetevő iránya ellenkezőjére változik, miközben nagysága ugyanakkora marad.

Fizika. Fizika. Nyitray Gergely (PhD) PTE PMMIK március 27.

2. Energodinamika értelmezése, főtételei, leírási módok

Környezeti kémia: A termodinamika főtételei, a kémiai egyensúly

BIOFIZIKAI TERMODINAMIKA AZ ENERGIA BIOLÓGIAI HASZNOSÍTÁSÁNAK TUDOMÁNYA

1 Műszaki hőtan Termodinamika. Ellenőrző kérdések-02 1

SEMMELWEIS EGYETEM. Biofizikai és Sugárbiológiai Intézet, Nanokémiai Kutatócsoport. TRANSZPORTFOLYAMATOK biológiai rendszerekben.

Termodinamikai bevezető

Műszaki termodinamika I. 2. előadás 0. főtétel, 1. főtétel, termodinamikai potenciálok, folyamatok

A természetes folyamatok iránya (a folyamatok spontaneitása)

Kémiai reakciók sebessége

Evans-Searles fluktuációs tétel

Orvosi Fizika 11. Transzportfolyamatok termodinamikai vonatkozásai. Dr. Nagy László

SEMMELWEIS EGYETEM. Biofizikai és Sugárbiológiai Intézet, Nanokémiai Kutatócsoport. Transzportfolyamatok. Zrínyi Miklós

Követelmények: f - részvétel az előadások 67 %-án - 3 db érvényes ZH (min. 50%) - 4 elfogadott laborjegyzőkönyv

ORVOSI FIZIKAI KÉMIA

Előszó.. Bevezetés. 1. A fizikai megismerés alapjai Tér is idő. Hosszúság- és időmérés.

Művelettan 3 fejezete

A gumi fizikája Az Alkalmazott fizika I. előadás

Szabadentalpia nyomásfüggése

Termodinamikai rendszerek. Kalorimetria. Extenzív és Intenzív mennyiségek. Hőkapacitás, fajhő Mennyi a felvett hő?

5. A termodinamika II. és III. főtétele

Hőmérsékleti sugárzás

Biomolekulák nanomechanikája A biomolekuláris rugalmasság alapjai

1. Mi a termodinamikai rendszer? Miben különbözik egymástól a nyitott és a zárt termodinamikai

Feladatlap X. osztály

hőátadás, hőátvitel, hőcsere Pécsi Tudományegyetem Gyógyszertechnológiai Intézet

Az élő sejt fizikai Biológiája Kellermayer Miklós

Égés és oltáselmélet I. (zárójelben a helyes válaszra adott pont)

Alkalmazás a makrókanónikus sokaságra: A fotongáz

MMK Auditori vizsga felkészítő előadás Hő és Áramlástan 2.

MŰSZAKI TERMODINAMIKA 1. ÖSSZEGZŐ TANULMÁNYI TELJESÍTMÉNYÉRTÉKELÉS

Ellenáramú hőcserélő

1. feladat Alkalmazzuk a mólhő meghatározását egy gázra. Izoterm és adiabatikus átalakulásokra a következőt kapjuk:

Bevezetés a lézeres anyagmegmunkálásba

Műszaki hőtan I. ellenőrző kérdések

Az energia bevezetése az iskolába. Készítette: Rimai Anasztázia

Környezeti kémia: A termodinamika főtételei, a kémiai egyensúly

ÉPÜLETEK KOMFORTJA Hőkomfort 1 Dr. Magyar Zoltán

A kanonikus sokaság. :a hőtartály energiája

Víz. Az élő anyag szerkezeti egységei. A vízmolekula szerkezete. Olyan mindennapi, hogy fel sem tűnik, milyen különleges

Radioaktív nyomjelzés

Termodinamika. Belső energia

Termokémia, termodinamika

Kvantum termodinamika

Termodinamika. Tóth Mónika

Zrínyi Miklós. Történeti visszatekintés. Történeti visszatekintés. Biofizikai termodinamika (Bio-termodinamika) Az energiamegmaradás tétele

Fizika feladatok. 1. Feladatok a termodinamika tárgyköréből december 8. Hővezetés, hőterjedés sugárzással

HŐTAN ZÁRTHELYI BMEGEENATMH. Név: Azonosító: Helyszám: K -- I. 24 II. 34 III. 20 V. 20 ÖSSZ.: Javította: Adja meg az Ön képzési kódját!

FIZIKA II. 2. ZÁRTHELYI DOLGOZAT A MŰSZAKI INFORMATIKA SZAK

Energia. Energia: munkavégző, vagy hőközlő képesség. Kinetikus energia: a mozgási energia

Diffúzió. Diffúzió sebessége: gáz > folyadék > szilárd (kötőerő)

Gázok. 5-7 Kinetikus gázelmélet 5-8 Reális gázok (limitációk) Fókusz Légzsák (Air-Bag Systems) kémiája

Energia. Energiamegmaradás törvénye: Energia: munkavégző, vagy hőközlő képesség. Az energia nem keletkezik, nem is szűnik meg, csak átalakul.

Termodinamika. 1. rész

Gázok. 5-7 Kinetikus gázelmélet 5-8 Reális gázok (korlátok) Fókusz: a légzsák (Air-Bag Systems) kémiája

HŐÁTADÁSI FOLYAMATOK SZÁMÍTÁSA

Transzportfolyamatok

MŰSZAKI HŐTAN I. 1. ZÁRTHELYI

Digitális tananyag a fizika tanításához

A légköri sugárzás. Sugárzási törvények, légköri veszteségek, energiaháztartás

Az entrópia statisztikus értelmezése

AZ INSTACIONER HŐVEZETÉS ÉPÜLETSZERKEZETEKBEN. várfalvi.

Munka- és energiatermelés. Bányai István

SEMMELWEIS EGYETEM. Biofizikai és Sugárbiológiai Intézet, Nanokémiai Kutatócsoport. Zrínyi Miklós

Fizika. Tanmenet. 7. osztály. 1. félév: 1 óra 2. félév: 2 óra. A OFI javaslata alapján összeállította az NT számú tankönyvhöz:: Látta: ...

TestLine - Fizika 7. osztály Hőtan Témazáró Minta feladatsor

AZ ÉPÜLETEK ENERGETIKAI JELLEMZŐINEK MEGHATÁROZÁSA ENERGETIKAI SZÁMÍTÁS A HŐMÉRSÉKLETELOSZLÁS JELENTŐSÉGE

KOMFORTELMÉLET Dr. Magyar Zoltán

Intra- és intermolekuláris reakciók összehasonlítása

Hőterjedési formák. Dr. Seres István. Fizika I. Hőterjedés. Seres István 1

Kaméleonok hőháztartása. Hősugárzás. A fizikában három különböző hőszállítási módot különböztetünk meg: Hővezetés, hőátadás és a hősugárzás.

Atomok. szilárd. elsődleges kölcsönhatás. kovalens ionos fémes. gázok, folyadékok, szilárd anyagok. ionos fémek vegyületek ötvözetek

GYAKORLATI ÉPÜLETFIZIKA

Hőtan 2. feladatok és megoldások

Milyen szerepet játszik a szövetek akusztikus impedanciája az ultrahang-diagnosztikában?

Termokémia. Termokémia Dia 1 /55

TestLine - Fizika 7. osztály Hőtan Témazáró Minta feladatsor

2. (d) Hővezetési problémák II. főtétel - termoelektromosság

HŐTRANSZPORT. ANYAGMÉRNÖKI ÉS KOHÓMÉRNÖKI MESTERKÉPZÉSI SZAK ENERGETIKA SZAKIRÁNY KÖZELEZŐ TANTÁRGYA (nappali munkarendben)

Átírás:

2012.02.22 Varga Zsófia zsofiavarga81@gmail.com Hajdú Angéla angela.hajdu@net.sote.hu

2012.02.22 Mai kérdés: Azt tapasztaljuk, hogy egy bizonyos fajta molekulának elkészített oldata áteső napfényben színes. Mi lehet az oka ennek? Ha fluoreszkál is az oldat, és ennek színét külön tudjuk választani, akkor mit észlelnénk? Milyen színben fluoreszkál?

Entrópia növekedéssel járó folyamatok részecskeszám növelése Boltzmann összefüggés: R kb N Av S k lnw B hőmérséklet növelése A W termodinamikai valószínűség megadja adott makroállapothoz tartozó mikroállapotok számát. makroállapot: koncentráció mikroállapot: molekulák eloszlása térfogat növelése bomlási folyamat disszociáció makromolekula gombolyodása Négy mikroállapot a lehetséges xy számúból olvadás, forrás elegyedés

Kinyújtott gumiszál melegítése Hőmérséklet növelése rendezetlenség nő Kinyújtott gumiszál A gumi összeugrik

A gumiszál adiabatikus nyújtása A rendezettség növekszik ds konfig < 0 adiabatikus deformációnál: S állandó + dskonfig dsterm ds term > 0 Mivel ds ds ds 0 konfig term ds term CV dt > 0 dt > 0 T A hirtelen meghúzott gumiszál felmelegszik!

Számolási feladat (1) Egy 60 kg-os 37 ºC hőmérsékletű ember gyorsan megiszik 600 ml 12 ºC -os vizet. Hogyan változik meg a testhőmérséklete? Átlagos emberi fajhő : 3,47 kj/kgk A víz fajhője: 4,186 kj/kgk

A bio-termodinamika I. főtétele tárolt energia megváltozása Δ U Δ Q+Δ W +ΔW mech kém metabolitikus hő veszteség mechanikai munka bio-szintézis külső belső Q C mb ΔT

Számolási feladat (1) o Egy 60 kg-os 37 C hőmérsékletű ember gyorsan megiszik 600 ml o 12 C -os vizet. Hogyan változik meg a testhőmérséklete? Átlagos emberi fajhő : 3,47 kj/kgk A víz fajhője: 4,186 kj/kgk Megoldás Δ U Δ Q+Δ W +ΔW mech kém A hideg vízzel kivont hő: Q C m ΔT H O H O H O 2 2 2 Q 4,186 0,6 25 62,79 kj A testből kivont hő: Q Cb mb ΔTb Δ T b Q C m b b A hőmérséklet változás: 62,79 Δ T b 3, 47 60 0, 3 o C

Számolási feladat (2) Milyen sebesen növekedne egy 70 kg-os, termikusan teljes mértékben elszigetelt személy testhőmérséklete, ha a teljes metabolitikus energia (BMR) hővé alakulna. Átlagos emberi fajhő : 3,47 kj/kgk BMR293 kj/h

Alap energiaforgalom: BMR Basal metabolic rate BMR dq dt m b 70 kg 293 kj/óra

Számolási feladat (2) Milyen sebesen növekedne egy 70 kg-os, termikusan teljes mértékben elszigetelt személy testhőmérséklete, ha a teljes metabolitikus energia (BMR) hővé alakulna. Átlagos emberi fajhő : 3,47 kj/kgk BMR293 kj/h BMR dq dt dq Q C m ΔT Cb mb dt b b b dt dt dt BMR 293 dt C m 3, 47 70 1, 2 b b o C / h

Számolási feladat (3) o o Mekkora a 37 -os test 34 -os bőrének hőveszteség teljesítménye? C C σ 5,67 10 8 2 4 W/ m K Átlagos emberi bőrfelület: 1,85 2 m Emberi bőr emissziója: 0,95-0,99

Hő sugárzás Wien törvény: R 4 εσt ε : emisszió Stefan-Boltzmann konst.: σ 5,67 10 8 W/ m K 2 4 dq R A 4 s εσ T A s A 1, 85 dt s 2 m Emberi bőr emissziója: 0,95-0,99

Számolási feladat (3) o o Mekkora a 37 C -os test 34 C -os bőrének hőveszteség teljesítménye? 8 2 4 σ 5,67 10 W/ m K Átlagos emberi bőrfelület: 1,85 Emberi bőr emissziója: 0,95-0,99 2 m J rad εσt bőr4 1 5,67 10-8 307 4 503,7 W/m 2 dq dt J A rad 932 W

Számolási feladat (4) Egy 70 kg-os ember mogyoró evéssel 289 Kcal-át visz be a szervezetébe. Mennyi idő kell ennek ledolgozásához sétával és futással? BMR 293 KJ/h Fizikai aktivitási együttható ΔQ Δt f BMR Tevékenység f alvás 1 állás 1,7 1 cal 4,184 J séta 4 futás 4,5

Számolási feladat (4) Egy 70 kg-os ember mogyoró evéssel 280 kcal-át visz be a szervezetébe. Mennyi idő kell ennek ledolgozásához sétával és futással? BMR 293 KJ/h 1 cal 4,184 J Tevékenység f ΔQ Δt f BMR séta 4 futás 4,5 Megoldás 280 kcal1171 kj Δt f ΔQ BMR 1171 4 293 1 h Δt f ΔQ BMR 1171 4,5 293 0,9 h

Számolási feladat (5) 5 Határozza meg egy 10 + 1 számú kovalens szén-szén kötésből álló ideálisan hajlékony polimer lánc konformációs entrópiáját. Tételezze fel, hogy minden egyes kötés egymástól függetlenül a tetraéder valamelyik szögét veszi fel. Mennyit változik a lánc konformációs entrópiája, ha láncot teljes mértékben megnyújtjuk?

Számolási feladat (5) 5 Határozza meg egy 10 + 1 számú kovalens szén-szén kötésből álló ideálisan hajlékony polimer lánc konformációs entrópiáját. Tételezze fel, hogy minden egyes kötés egymástól függetlenül a tetraéder valamelyik szögét veszi fel. Mennyit változik a lánc konformációs entrópiája, ha láncot teljes mértékben megnyújtjuk? Boltzmann összefüggés: konfigurációs entrópia S k lnw konf B Boltzmann állandó: 23 kb 1,38 10 J / K Termodinamikai valószínűség: W 1 W Az elsőt követő második kötés számára 3 elfordulási lehetőség van (tetraéder!). A harmadik számára szintén 3, mivel a második mindhárom lehetőségéhez három-három új lehetőség tartozik, ezért, a negyedik kötéshez. W 3 33 W 4 333 2 3

Számolási feladat (5) 5 Határozza meg egy 10 + 1 számú kovalens szén-szén kötésből álló ideálisan hajlékony polimer lánc konformációs entrópiáját. Tételezze fel, hogy minden egyes kötés egymástól függetlenül a tetraéder valamelyik szögét veszi fel. Mennyit változik a lánc konformációs entrópiája, ha láncot teljes mértékben megnyújtjuk? S k lnw konf B Boltzmann állandó: 23 kb 1,38 10 J / K Termodinamikai valószínűség: W 1 W Az elsőt követő második kötés számára 3 elfordulási lehetőség van (tetraéder!). A harmadik számára szintén 3, mivel a második mindhárom lehetőségéhez három-három új lehetőség tartozik, ezért, a negyedik kötéshez. W + Δ 5 3 10 1 10 5 S konf W 3 33 W 4 333 2 3 23 5 18 18 1,38 10 10 ln 3 1,38 10 1, 098 1,51 10 J / Ha a láncot teljesen megnyújtjuk, akkor 1 nyújtott 18 S konfig 1, 51 10 J / K W S 0 konfig K

Számolási feladat (6) o o Egy maratoni futó meleg párás napon a 39 C -os testhőmérsékletével 28 C -os szobába lépett be 1 m/s es sebességgel. Határozza meg a konvekcióval- és a hősugárzással előidézett hőáram sűrűséget. Emberi bőr emissziója: 0,95-0,99 1 8 2 4 Stefan-Boltzmann konst.: σ 5,67 10 W/ m K Konvektív hővezetési tényező: 10,45 v+ 10v Konvektív hőáram sűrűség: jq hc ( Tbőr Tlevegő ) j σ T 4 4 A hősugárzás áramsűrűsége: rad ( bőr levegő ) Megoldás 2 v :sebesség c 2 10,45 + 10 h c 19,45 h v v W / 2 m K Konvektív hőáram sűrűség: 2 j Q 19,45 11 213,9 W / m 8 4 4 j rad 5,67 10 312 301 66,8 2 Teljes áramsűrűség: j j + j 213,9 + 66,6 280,5 A hősugárzás áramsűrűsége: ( ) tot Q rad W / m W / m 2