biofizyka

przemiany energii: samożywność a cudzożywność

promieniowanie elektromagnetyczne na energię chemiczną. a cudzożywność pozyskiwanie energii z utleniania składników odżywczych

błona komórkowa funkcje

odgrodzenie komórki od środowiska zew., ochrona nadanie właściwości mechanicznych wytrzymałość elastyczność i kształt. właściwości transportowe transformacja energetyczne funkcja receptorowa i przekazywanie sygnałów

transporty w komórkach

swobodne przenikanie cząsteczek dyfuzja ułatwiona poprzez akwaporyny, transport aktywny w zależny od białek. tworzenie niskiej entropii czyli wysokiego potencjału na pracę

skład błony komórkowej

lipidy białka (integralne i peryferialne) cukry (glikolipidy glikoproteiny)

struktury błonowe zlokalizowane są w obrębie:

tratw lipidowych

lipidy zdolne są do trzech rodzajów ruchu: który jest wysoce energetyczny?

dyfuzja rotacja koziołkowanie. koziołkowanie jest najbardziej energetyczna

Komórka z punktu widzenia termodynamiki jest układem...

otwartym. (wymienia energię i materię z otoczeniem, co pozwala jej utrzymać równowagę termodynamiczną i prowadzić procesy, takie jak metabolizm, oddychanie czy syntezę białek.)

termodynamiczne cechy układów biologicznych

wieloskładnikowość wielofazowość nieciągłość termodynamiczna otwartość nierównowagowość

energia

oddziaływania zdolne do wykonania pracy

termodynamika zajmuje się

zmianami energii układu

praca

ilość energii przekazywana przez uporządkowany ruch cząsteczek. układ o niskiej entropii- wysoki potencjał wykonania pracy. wysoka entropia -niski potencjał pracy

ciepło

ilość energii przekazana przez układ poprzez nieuporządkowany ruch cząsteczek. ciepło oddawane jest przez układ jako energia niewykorzystana na pracę. ogrzewanie powietrza zwiększa jego ciśnienie- praca

temperatura

wielkość związana ze średnią energią kinetyczną cząsteczek układu

rodzaje układów termodynamicznych

zamknięty – wymiana energii, otwarty – wymiana energii i masy, izolowany- brak wymiany energii i masy

metr

jednostka długości. prędkość światła w próżni, sekunda-częstotliwość cezowa

kilogram

jednostka masy. stała Plancka

sekunda

jednostka czasu. częstotliwość drgań

amper

jednostka prądu elektrycznego natężenia prądu elektrycznego. ładunek elementarny

kelwin

jednostka temperatury. stała boldsmana

mol

jednostka liczebności. obiekty elementarne, liczba Avogadra. jednostka bezwymiarowa

kandela

jednostka światłości, natężenia strumienia źródła światła. liczba skuteczności świetlnej monochromatycznego promieniowania

jednostka pochodna

jednostki wykorzystujące jednostki podstawowe do opisania jakiegoś zjawiska

herc

Hz, częstotliwość

niuton

N, siła ciężar parcie

pascal

Pa, ciśnienie

dżul

J, energia praca ciepło

wat

W, moc strumień energii

kulomb

C, ładunek elektryczny

wolt

V potencjał napięcie elektryczne siła elektromotoryczna

farad

F, pojemność elektryczna

om

(omega), rezystancja=opór

simens

S, przewodność elektryczna

weber

Wb, strumień indukcji magnetycznej

tesla

T, indukcja magnetyczna

henr

H, indukcyjność

celcjusz

°C, temperatura

bekerel

Bq, aktywność promieniotwórcza

grej

Gy, dawka pochłonięta

siwert

Sv, dawka równoważna i skuteczna

tera

+12

giga

+9

mega

+6

kilo

+3

hekto

+2

deka

+1

decy

-1

centy

-2

mili

-3

mikro

-6

nano

-9

funkcja stanu

wartość jego parametrów na przykład masa ciśnienia objętość liczba materii. funkcja stanu nie jest zależna od drogi który do niej doprowadził. jest istotna tylko od stanu początkowego i końcowego

pierwsza zasada termodynamiki

energia nie może zostać stworzona ani utracona może tylko zmieniać się z jednej postaci w drugą

układ może wymienić energię z otoczeniem poprzez

przekazanie ciepła lub wykonanie pracy

entalpia

zawartość ciepła

Endo a egzotermiczna

układ pobiera ciepło układ oddaje ciepło

druga zasada termodynamiki

w układzie zamkniętym entropia nie może maleć. proces może biec tylko do stanu niższego uporządkowania.

entropia

funkcja stanu proces samorzutny. niska entropia duży potencjał na pracę wysoka entropia niski potencjał na pracę. jest to miara nieuporządkowana

proces może nastąpić samorzutnie w układzie zamkniętym jeśli

zmiana entropi układu i otoczenia jest większe od zera

zmiana standardowej entalpii swobodnej pozwala wyliczyć

stałą równowagi reakcji

powinowactwo chemiczne/reaktywność

miara siły napędowej reakcji chemicznych traktowanych jako samorzutne procesy zmierzające do stanu równowagi termodynamicznej

pojemność cieplna

wielkość fizyczna mówiąca ile ciepła należy dostarczyć aby spowodować wzrost temperatury o jedną jednostkę

przewodność cieplna

w tych samych warunkach przez ciało o większym współczynniku przewodności cieplnej przepłynie więcej ciepła niż przez ciało o niższym współczynniku przewodzenia ciepła

wzór na przewodność cieplną

lambda= (Q/t)× (d/S×deltaT) (ilość ciepła / czas) × (grubość przegrody / pole przekroju × różnica temperatury)

jednostka przewodności cieplnej

W/m*K

przekazywanie ciepła jak

ciepło przekazywane jest od obiektu wyższej temperaturze do obiektu o niższej temperaturze

promieniowanie cieplne

ciało o niezerowej temperaturze emituje promieniowanie elektromagnetyczne. ruch elektronów i protonów generuje promieniowanie

przemiana energetyczna

ciepło zamieniane jest na promieniowanie

fotony

utrata energii poprzez kwanty promieniowania elektromagnetycznego

maksimum emisji

lambda=b/T (stała wiena 2,9×10^-3 m*K. / temperatura K

adwekcja

transport materii poprzez silny przepływ płynu. przemieszczanie się właściwości (jak ciepło czy wilgoć) w poziomie, zwykle pod wpływem wiatru lub prądów wodnych

konwekcja

proces przekazywania ciepła poprzez ruch materii. wymaga różnicy gęstości oraz obecności pola grawitacyjnego. Spowodowana różnicą temperatur (naturalna) lub siłą zewnętrzną (wymuszona)

płyn

to nie jest ciecz. jest to mieszanina

ruchy konwekcyjne

naturalna konwekcja – (balon) ruchy samorzutne będące wynikiem zmian gęstości materii. konwekcja wymuszona- (ciepło z kominka z wentylatorem) aktywne usuwanie ciepła, bodziec do przepływu materii

współczynnik przenikania ciepła

przenikanie ciepła przez przegrody termiczne. im mniejszy jest współczynnik tym lepsza izolacyjność cieplna przegrody

strumień ciepła

jak szybko i w jakim kierunku energia cieplna przepływa przez dany obszar.

liczba Rayleigha

punkt krytyczny przekazywania ciepła. przewodność a powyżej konwekcja

0°C ile to kelwinów

273 K

najwyższa gęstość wody w temperaturze

czterech stopni Celsjusza wynosi 1 kg na decymetr sześcienny

lepkość

tarcie wewnętrzne. opór, jaki stawia płyn podczas przepływu.

Lepkość kinematyczna

to miara zdolności cieczy lub gazu do przepływu pod wpływem siły zewnętrznej, uwzględniająca gęstość tego płynu. Określa, jak łatwo warstwy płynu mogą się względem siebie przemieszczać.

prawo Pascala

jeżeli na płyn w zbiorniku zamkniętym wywierane jest ciśnienie zewnętrzne to ciśnienie wewnątrz zbiornika jest wszędzie jednakowe i równe ciśnieniu zewnętrznemu

Prawo ciągłości przepływu cieczy nieściśliwej (znane także jako równanie ciągłości

masa cieczy w zamkniętym układzie pozostaje stała podczas przepływu. Oznacza to, że ilość cieczy przepływająca przez jeden przekrój rury w danym czasie musi być równa ilości cieczy przepływającej przez inny przekrój tej samej rury,

równanie Bernoulliego

opisuje zasadę zachowania energii dla cieczy lub gazu przepływającego wzdłuż linii prądu. Mówi, że suma energii ciśnienia, energii kinetycznej i energii potencjalnej w danym punkcie przepływu pozostaje stała

siły kapilarne

to siły, które działają w wyniku oddziaływań między cząstkami cieczy a powierzchnią. Zjawisko kapilarności, czyli podnoszenia lub obniżania się cieczy w cienkich rurkach (kapilarach) lub porach materiałów, takich jak gąbka.

kąt zwilżania

jak dobrze ciecz „rozlewa się” na powierzchni.

rozszerzalność cieplna

to zjawisko, w którym ciała zmieniają swoje wymiary (długość, objętość) pod wpływem zmiany temperatury. cząsteczki materiału zaczynają się poruszać szybciej i oddzielają się od siebie, co skutkuje rozszerzaniem lub kurczeniem się ciała.

promieniowanie elektromagnetyczne

składa się z fal pola elektromagnetycznego który rozprzestrzeniają się w przestrzeni. mają pęd niosą energię

fale elektromagnetyczne

synchronizowane oscylacje pola elektrycznego i magnetycznego

foton

cząstka elementarna o zerowej masie spoczynkowej. energia fotonu rośnie wraz ze wzrostem częstotliwości

amplituda fali

wysokość fali

równanie Plancka

energia fotonu jest proporcjonalna do częstotliwości. E=h*v. v= częstotliwość. stała Plancka=h=6,63×10^-34 kg*m2*s^-1

prawo odwrotnych kwadratów

natężenie promieniowania maleje odwrotnie proporcjonalnie do kwadratu odległości

refrakcja

załamanie fali wynikające ze zmiany prędkości. zmienia się długość fali częstotliwość pozostaje stałą

prawo snelliusa

stosunek sinusów kątów padania i załamania w dwóch ośrodkach jest równy odwrotności stosunku prędkości światła w tych ośrodkach

Optyka falowa

traktuje światło jako falę elektromagnetyczną. W tym podejściu uwzględnia się jego naturę falową, co pozwala wyjaśniać zjawiska, które nie mogą być opisane przez optykę geometryczną, takie jak interferencja, dyfrakcja czy polaryzacja.

Optyka geometryczna

jest klasycznym podejściem do opisu zjawisk optycznych, w którym traktuje się światło jako strumień cząsteczek (fotony) lub promieni świetlnych. Jest stosowana głównie do opisu zjawisk, których skala jest dużo większa od długości fali światła.

Współczynnik załamania światła

to wielkość, która opisuje, jak światło zmienia swoją prędkość w danym ośrodku optycznym w porównaniu do prędkości światła w próżni=1

interferencja fali świetlnej

zjawisko, które występuje, gdy dwie lub więcej fal świetlnych nakłada się na siebie w określony sposób, prowadząc do powstania nowego wzorca fali w wyniku ich wzajemnego oddziaływania.

rozpraszanie Rayleigha

fala świetlna ulega rozproszeniu na cząstkach o rozmiarze mniejszym niż długość fali, np cząstki powietrza. fala zmienia kierunek, a energia na różne kierunki. rozpraszanie jest silniejsze dla fal o krótszej długości a słabsze dla fal o dłuższej

rozpraszanie Mie

zjawisko rozpraszania fali elektromagnetycznej (w tym przypadku światła) na cząstkach, których rozmiar jest porównywalny lub większy niż długość fali.np. krople wody. rozproszone światło jest białe

absorpcja promieniowania

zachodzi gdy energia kwantu równa jest energii przejście elektronu ze stanu podstawowego do stanu wzbudzonego

prawo Lamberta Beera

opisuje zależność między intensywnością światła a koncentracją substancji absorbującej światło oraz jej grubością. jak silnie dana substancja absorbuje światło o określonej długości fali.

odstępstwa od prawa Lamberta Beera

Zbyt wysokie stężenie substancji, Rozpraszanie światła, Zjawiska chemiczne, Szerokość pasma absorpcyjnego, Temperatura i warunki środowiskowe, Niejednorodność próbki

budowa spektrofotometru

źródło światła, monochromator, próbka, detektor, wzmacniacz, wyjście/monitor

fluorescencyja

absorpcja promieniowania a następnie emisja o innej długości fali

reguła stokesa

długości fali promieniowania fluorescencyjnego są większe od długości fali promieniowania wzbudzającego fluorescencję

rozpraszanie Ramana

to zjawisko, w którym światło (lub inne promieniowanie elektromagnetyczne) rozprasza się na cząstkach materii, zmieniając swoją długość fali.

promieniowanie jonizujące

rodzaj energii która ma wystarczającą moc by usuwać elektrony z atomów lub cząsteczek tworząc jony

promieniowanie rentgenowskie

termoemisja elektronów w lampie rentgenowskiej zachodzi na katodzie i wyhamowują na anodzie. energia zostaje przekształcona w promieniowanie

promieniowanie gamma

rozpad alfa oraz beta. bardzo wysoka energii i bardzo krótkie długości fali

promieniowanie alfa

emisja w trakcie rozpadu alfa atomów. emisja jądra Helu (dwa protony i dwa neutrony)

promieniowanie beta

rozkład beta +/-: elektron lub pozyton

jonizacja

oderwanie elektronu z zewnętrznej powłoki atomu lub zerwanie wiązań cząsteczkach

promieniowanie korpuskularne

jonizacja przez bezpośrednie oddziaływanie z elektronem

rozpraszanie comptonowskie

zachodzi dla energii wyższych niż zjawisków fotoelektrycznym. foton (światło) rozprasza się na swobodnym elektronie, co prowadzi do zmiany jego energii i kierunku

tworzenie par elektron-pozyton

zachodzi w przypadku promieniowania wysokoenergetycznego. jeśli energia fotonu jest ponad dwukrotnie wyższa niż energia równoważna masie dwóch elektronów

dawka

wielkość pochłoniętej energii oraz wielkość obszaru. czyli ilość energii przekazanej danej masie

masa a ciężar

masa to wartość stała a ciężar to siła zależna od masy oraz siły ciążenia

elektroforeza

stosunek ładunku do rozmiaru

białka

oddziaływania polarne elektrostatyczne. struktura zależna od składu aminokwasowego

lipidy

kwasy tłuszczowe o kilkunastowęglowych łańcuchach węglowodorowych połączone wiązaniem estrowym z glicerolem