В сила, работа и енергия

Наименование на работа: Мощност, работа и енергия

Специализация: биология и генетика

Описание: експерименталната работа с биологични обекти основната цел моделиране на процесите, протичащи в живите организми. Силата на работата и енергията от физиката знаем, че сила е причина за промяна на скоростта на тялото. По дефиниция на задание за е продукт на сила F действа по тялото за движение и на тялото в посока на силата. И силата или изместване вектори; Работа същото скаларно количество, равно на произведението тези вектори: 1 се разглежда в скаларна операция и термодинамиката.

Размер на файла: 219 KB

изтеглен на работа: 17 души.

В този раздел ще разгледа превръщането на енергията в биологичните системи. Енергия, тъй като е известно - е възможността да си свършат работата (което, между другото, не винаги се реализира). Науката, която изучава превръщането на енергията в биологичните системи, се нарича

Системи и съоръжения

Думата "sistama" често се използва, но това не е лесно да се даде точна дефиниция.

Биологична система се разбира съвкупността от живи организми, един жив организъм, и част от тях, например, орган, тъкан, събиране на клетки, отделните клетки на клетъчни, метаболити и ензими, рецептори и лиганди взаимодействат или взаимо превръщащи като част от жив организъм.

Част от биологична система може да има самостоятелно заглавие, в зависимост от предмета на това как науката е част от това. Тъй като условията са в употреба физиологичните системи, както и други биохимични системи, по название съответните раздели на биологията (наука Life).

За да се изследва в детайли процесите, които протичат в биологични системи обикновено успяват само след като сме се изолира определена част от целия организъм и в този изолиран сайт ще проведе експерименти, т.е. създаване на ситуации, които смятаме, че ще се случи ин виво.

Жив организъм, с които са проведени или избрани части от него (органи, клетки, части от клетки, клетъчни органели, и т.н.) експерименти ще се нарича биологични обекти.

Експериментална работа с биологични обекти цели, всъщност, симулация на процесите, които протичат в живите организми. Тези симулации - на базата на научно изследване на явленията, но разбира се, ученият е много внимателно и внимателно да се избере модел, за да съответстват на реалните, а не измислени ситуации и процеси в живите организми.

Биологични системи изследвани в биоенергетика, могат да бъдат изолирани, затворен или отворен. Припомнете си, смисъла на тези думи, заимствани от термодинамиката:

Отворената система прави обмена на енергия и материя с околната среда.
Затворената система не е обмен на материал с околната среда, но могат да обменят енергия.
Изолирани система не може да комуникира с okruzhaeyuschey среда нито енергия, нито вещество.
Пример изолира система - затворени термос - затворена бутилка с горещ чай, отворен - чай блюдо.

Всяка биологична система - отворена система. за да бъдем точни. Но всичко е относително. И в много случаи, отделните части на биологична система могат да бъдат разглеждани като един затворен (това е - доста по обичайния случай) или дори като изолирани.

В сила, работа и енергия

От физиката знаем, че силата - причина за скоростта на тялото на климата. Ако приемем, че концепцията за масовото м. скорост и ускорение на определена, определението за мощност е закон F = УО.

По дефиниция работа А е равна на Е. сили на продукта, действащи върху тялото за движение и на тялото в посока на силата. И силата и движение - вектори; работи добре - скаларна величина. равна на произведението тези вектори:

където р - налягане, Pa, V - обем, т 3. m - количество вещество Kmol, R - константа газ, Dzh.kmol -1 .K -1. Т - температура, К.

В този случай, р е осмотичното налягане. Размер - е моларната концентрация на осмотично активни частици, от които определят уравнението на осмотичното налягане:

Имайте предвид, че моларната концентрация на веществото не е задължително равно на моларната концентрация на осмотично активни частици (които също се наричат осмоларност или осмотичното налягане).

Соли като натриев хлорид или калиев хлорид във водния разтвор е напълно разделени, и осмотичната концентрация два пъти моларната концентрация. CaCl 2 молекула дисоциира във воден разтвор на три частици, така че неговото осмотично концентрация ще надвишава трикратно моларен.

Обикновено осмотичното моларна концентрация превишава като няколко пъти, тъй като броят на частици се разлага, когато електрически dissotsiiatsii молекула. Понякога осмотична концентрация не трябва да се бърка с моларно, не изразено в молове, и в osmomolyah (OSM, OSM) и получен от това количество (милиосмола, милиосмола).

Това е полезно, когато на осмотичното налягане, създадено от разтвор, състоящ се от смес от няколко вещества. Например, разтвор на 100 тМ NaCl + 50 тМ захароза ще имат осмотично концентрация 2x100 + 50 = 250 милиосмола.

Определена чрез методи концентрация на веществото в клетка или други биологични системи химически може да се различава от осмотична концентрация и по други причини освен електролитна дисоциация, а именно поради свързващите части на молекули или йони на протеини и други макромолекули или субклетъчни структури.

Свързани йони, са необходими и не създават осмотично налягане. Осмотично активност е само частта от веществото, което е свободно и не са свързани с условие големи структури.

Повърхностното напрежение се счита по физика. Ще се върнем към този въпрос, след като се има предвид повърхност енергийни концепции.

Видове работа в биологичните системи

Таблица 1 изброява rabotysistemah основни типа, които могат да се извършват в определена система се дължи на различни сили.

Таблица 1. Видове работа в биологичните системи

Нека разгледаме този въпрос

Фиг. 5 показва схематично различни видове работа, която може да се извърши в биологична система.

Фиг. 5. Форми на работа в биологичните системи

Механична работа е, както знаем, продуктът пъти силата разстояние. еластичната сила на работата показва отляво на фигура 1. Действителните изчисления на механична работа в различни ситуации - предмет на физиката.

Важен специален случай на работа, свързана с движението под силата - е дело на компресирания газ по време на нейното разширяване. Ако налягането на газа е равен на стр. на площ S върху буталото сила F = PS и плъзгане на тялото на разстояние и ще бъде работа

където подаван озон обем по време на газ.

Осмотично работа и енергия

Осмотично работа - е работа. които трябва да се извършват, за да се увеличи концентрацията на веществото в разтвора.

Тази работа ще хипотетичен устройство, показано на фигура 1 в третата колона. Той се състои от цилиндър, в който буталото изпълнява ролята на записа на "полу-пропусклив материал." След плоча може да премине свободно разтворител, но не може да премине молекули (йони), разтворен съединение.

Поставяне на плоча на налягането р. Това може да се компресира с първоначалния разтвор обем V 1 до V 2 на изтичане; работа се произвежда, както в случая на компресия газ е равен.

Осмотично работа при прехвърлянето на йони или неутрални молекули през мембраната

При прехвърляне йони (молекули) се осъществява чрез мембрана осмотичното работа, но се изчислява така или иначе, тъй като не се наблюдава промяна на обема, но има промяна в концентрацията и следователно промяната на осмотичното налягане (вж. Фиг. 6).

Фиг. 6. осмотичното работата чрез прехвърляне на йони (или неутрални молекули) през мембраната. С1 и С2 - концентрация на водни разтвори, разделени от мембрана.

Цялостното функциониране на йонен транспорт + 4534.6 = 5789,22 10323.82 кДж на kilomole или 10.32 кДж на мол.

Единици за енергия и труд

По-долу са съотношенията на различните звена на консумираната енергия в различни случаи.

Таблица 3. Съотношение на дялове на енергия в различните системи.

1 джаул (J) = ерг = 10 юли 10 юли 10 юли din.sm = g.sm 2 .s -2.
1 килокалории (ккал) = 3 J 4,1868.10.
1 Електронволтът (EV) = -19 J 1,6022.10.

Приета в международната система единици SI единица енергия - Джаул - не е много описателен. Малко по-добре килокалории. Много по-ясно в много случаи, друга единица енергия - електрон волта.

Например, в горната обсъжда проблема йонен транспорт електрическа енергия може веднага да намерите, равна на 0.060 ЕГ и смисъла на тази стойност е разбираемо: се изисква повече енергия да се движат един на натриев йон от регион с потенциал да -60 mV до 0 тУ потенциал като [0mV- (-60 mV)] = 60 тУ

Електрохимичната потенциал на йони

Енергията на един kilomole йони различен от енергията на един йон във времето N A (N A - Авогадро номер). Общата енергия молове на йони в разтвор се нарича йон електрохимичен потенциал. Електро-потенциалът е работата, която трябва да се изразходват, за да:

Казано по друг kilomole йони данни в разтворителя. В зависимост от естеството на разтворителя, по-специално на полярността на молекулите му, то ще трябва да прекарат изискват различно количество работа. Тази стойност ще се нарича химичен афинитет към разтворител и обозначен с гръцката буква м йон.
Разтворът се концентрира до моларно стойности на концентрация на С при това трябва да се извърши, както е показано чрез Уравнение 7, работа:
Поставете един мол йони в областта с потенциал съществува в разтвор (или дори в тази среда, когато става въпрос, например на мембраната). Работата, която в същото време ще бъдат изразходвани, е както е посочено от уравнение 12. От първоначалния потенциал (там, където психически прехвърли йон) се приема за нула. Общият работата изразходвано за създаване на такова решение е сумата на химикала, осмотично (концентрация) и електрически компоненти: