درسنامه جامع بیوفیزیک
درسنامه جامع بیوفیزیک
درسنامه جامع بیوفیزیک
در این بخش به صورت کامل مباحث زیر توضیح داده شده است.
- مبانی بیوفیزیک و انواع شاخه های آن
- بیوانرژتیک
- انواع پرتوها
- برخوردهای فوتون با ماده
- دسته بندی اثرات بیولوژیک پرتو
- مکانیزم های مرگ سلولی
- سرطانزایی پرتو
- ترمودینامیک
علم ترمودینامیک
- ترمودینامیک علم مطالعه ی رابطه ی میان گرما، کار و انواع انرژی های مرتبط می باشد.
- پس از دهه ها کسب تجربه با پدیده های گرمایی، دانشمندان دو قانون بنیادی را به عنوان اساس علم ترمودینامیک تدوین کردند.
کمیت های ماکروسکوپیکی
- کمیت های ماکروسکوپیکی، کمیت هایی را گویند که بیان کننده حالت عمومی گاز (دستگاه) میباشند.
- به عنوان مثال حجم، فشار و چگالی دستگاه را میتوان نام برد.
- این کمیت ها به مشخصات کلی، یا خواص بزرگ مقیاس سیستم مربوط میشوند و مبنای توصیف ماکروسکوپی سیستم را تشکیل میدهند.
- لذا این کمیت ها مختصات ماکروسکوپیکی خوانده میشوند.
- البته کمیت هایی که برای توصیف ماکروسکوپیکی سایر سیستم ها باید مشخص شوند، متفاوت اند،
مختصات ماکروسکوپیکی عموما دارای ویژگی های مشترک زیر میباشند:
- هیچ گونه فرض خاصی درباره ساختار ماده دربر ندارند.
- تعداد آنها کم است.
- آنها را کم و بیش مستقیما با حواس خود در می یابیم.
- عموما میتوان آنها را مستقیما اندازه گرفت.
بطور خلاصه، توصیف ماکروسکوپیکی یک سیستم عبارت است از مشخص کردن چند ویژگی اساسی قابل اندازه گیری آن سیستم.
کمیت های میکروسکوپیکی
کمیت های میکروسکوپیکی، کمیت هایی را گویند که بیان کننده وضعیت حالت تک تک ذرات دستگاه میباشند. سرعت یک ذره ، نیروی وارد بر یک ذره ، انرژی جنبشی ذره.
از نظر مکانیک آماری یک سیستم متشکل است از تعداد بسیار زیادی مولکول که هر کدام از این مولکول ها میتواند در مجموعهای از حالت هایی که انرژی آنها مساوی 1 و 2 و … است، قرار گیرد. فرض بر این است که مولکول ها در اثر برخورد یا توسط نیروهایی که بوسیله میدان ایجاد شدهاند، با یکدیگر برهم کنش میکنند.
توصیف میکروسکوپیکی یک سیستم دارای ویژگی های زیر میباشد:
- فرض هایی درباره ساختار ماده، مثلا وجود مولکول ها میشود.
- کمیت های زیادی باید مشخص شوند.
- کمیت های مشخص شده توسط حواس ما دریافت نمیشود.
- این کمیت ها را نمیتوان اندازه گرفت.
مفهوم سیستم
یکی از مفاهیم اصلی در ترمودینامیک سیستم میباشد. سیستم ناحیه ای از فضا است که برای بررسی انتخاب میشود. به هر آنچه که خارج از این سیستم وجود دارد محیط گفته میشود. سیستم بوسیله مرزی از محیط جدا میشود. این مرز میتواند مرزی واقعی یا مجازی باشد. سیستم میتواند از طریق این مرز انرژی و جرم را مبادله نماید.
سیستم: کمیتی از ماده با ناحیه ای در فضا است که برای بررسی انتخاب میشود.
محیط (اطراف): جرم یا ناحیه خارج از سیستم را محیط میگویند.
مرز: سطح حقیقی یا مجازی که سیستم را از اطرافش جدا میکند مرز گویند. (مرز سیستم ضخامت صفر دارد – نه جرمی دارد و نه حجمی)
سیستم بسته (جرم کنترل): از جرم ثابتی تشکیل شده است و هیچ جرمی نمی تواند از مرز آن عبور کند. اما انرژی به شکل گرما یا کار میتواند از مرز سیستم عبور کند.
سیستم منزوی: سیستمی بسته ای است که انرژی هم از مرزها عبور نمیکند.
سیستم باز (حجم کنترل):جرم و انرژی از مرز حجم کنترل عبور میکند و اغلب شامل دستگاهی است که با جریان جرم سرو کار دارد. به مرز حجم کنترل سطح کنترل گفته میشود.
خواص سیستم:
خاصیت: هر یک از مشخصه های سیستم را خاصیت میگویند. مهمترین خواص عبارتند از: دما، فشار، حجم و جرم
خواص شدتی (Intensive): مقدار آن به اندازه یا مقدار سیستم بستگی ندارد. مانند دما، فشار، چگالی، حجم ویژه، انرژی درونی ویژه ، آنتالپی ویژه و …
خواص گسترده (Extensive): مقدار آن به اندازه یا مقدار سیستم بستگی دارد. مانند جرم، حجم، انرژی درونی، انرژی پتانسیل، انرژی جنبشی، آنتالپی، آنتروپی و …
اگر یک خاصیت گسترده بر جرم تقسیم شود به یک خاصیت شدتی تبدیل میشود. بطور مثال حجم مخصوص
- فشار: نیروی است که بر مساحت واحد سیالی اعمال میباشد.
- دما: معیاری برای گرما و سرما است.
- حجم: بیانگر میزان فضای اشغال شده میباشد.
- چگالی: نسبت جرم به حجم ← ρ=m/v
- حجم مخصوص: به معکوس چگالی گفته میشود. ← ρ/1= ν
- وزن مخصوص: وزن حجم واحد یک ماده را وزن مخصوص میگویند. ← ɣ=ρg
قانون اول ترمودینامیک
انرژی درونی یک سیستم منزوی ثابت و پایدار است.
قانون اول ترمودینامیک که به عنوان قانون بقای کار و انرژی نیز شناخته میشود، میگوید: تغییر انرژی درونی یک سیستم برابر است با مجموع گرمای داده شده به سیستم و کار انجام شده بر آن:
ΔU=Q+W
قانون اول ترمودینامیک بیان می کند انرژی، که گرما هم شامل آن می شود، پایسته است، در واقع انرژی از یک شکل به شکلی دیگر تبدیل می شود ولی انرژی نابود یا تولید نمی گردد. این قانون بیان می کند انرژی کل در جهان ثابت است
قانون اول ترمودینامیک میگوید که حالت تعادل ماکروسکوپی یک سیستم با کمیتی به نام انرژی درونی (U) بیان میشود. انرژی درونی دارای خاصیتی است که برای یک سیستم منزوی (ایزوله) داریم: مقدار ثابت=U
اگر به سیستم اجازه ی برهمکنش با محیط داده شود، سیستم از حالت ماکروسکوپی اولیه ی خود به حالت ماکروسکوپی دیگری منتقل میشود که تغییر انرژی درونی را برای این تحول (فرایند) میتوان به شکل زیر نشان داد: ΔU=Uf-Ui=Q+W
که در این فرمول W، کار ماکروسکوپی انجام شده توسط سیستم در برابر نیروی خارجی و Q مقدار گرمای جذب شده توسط سیستم در طی این فرایند است.
ادامه مطلب را با دانلود فایل پیوستی مشاهده کنید.
ورود یا ثبـــت نــــام + فعال کردن اکانت VIP
مزایای اشتراک ویژه : دسترسی به آرشیو هزاران مقالات تخصصی، درخواست مقالات فارسی و انگلیسی، مشاوره رایگان، تخفیف ویژه محصولات سایت و ...
حتما بخوانید:
دیدگاه خود را ثبت کنید
تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟در گفتگو ها شرکت کنید.