6. Қорытынды сұрақтары (кері байланысы):
1. Қандай қозғалысты тербелмелі қозғалыс деп атайды?
2. Қандай тербеліс гармоникалық тербеліс деп аталады?
№ 5 Дәріс
1. Тақырыбы: Механикалық толқындар. Дыбыс.
2. Мақсаты: Механикалық толқындармен дыбыстың физикалық мағынасын түсіндіру.
Дәріс жоспары:
1. Механикалық толқындар.
2. Механикалық толқынның теңдеуі:
3. Дыбыс.
4. Акустика және оның түрлері.
5. Адамның дыбыс шығару және қабылдау аппараттары.
6. Ультрадыбыс, оның фармация мен медицинада қолданылуы.
3. Дәріс тезистері:
Механикалық толқындар:
Қандай қозғалыс толқынды қозғалыс деп аталады? Толқынды қозғалыс деп тербелістің кеңістікте таралуын айтады.
Механикалық толқын деп кеңістікте таралатын және өзімен бірге энергия қорын алып жүретін механикалық тербелістерді айтады. Серпімді толқындар орта бөлшектерінің арасындағы байланыстың арқасында пайда болады. Яғни тепетеңдік қалпынан бір бөлшектің ығысуы көршілес бөлшектің ығысуын тудырады. Бұл үдеріс кеңістікте белгілі жылдамдықпен таралады.
Егер дене тербелісінің бағыты мен оның таралу бағыты сәйкес келсе, оны қума, ал тербелістің бағыты таралу бағытына перпендекуляр болса көлденең толқын деп атайды. (толық тәжәрибелік сабақта қарастырылады). 2. Механикалық толқынның теңдеуі: Толқынның теңдеуі толқындық үдеріске қатысытын тербеліске түсетін нүктелік дененің «s»- ығысуы, тепе-теңдік қалпын сипаттайтын «х» кординатасы және «t» -уақытының арасындағы тәуелділікті көрсетеді.
Бұл тәуелділік «ОХ» бағытымен таралатын толқын үшін жалпы s = f(x,t) түрінде жазылады.
«ОХ» бағытымен таралатын толқын өшпейтін болса, онда барлық нүктелеріндегі тербелістің амплитудасы бірдей «А» -ға тең болады. Координатсы х = 0 нүктенің тербелісі:
s0 = A cos ωt теңдеумен сипатталады.
Алғашқы координатадан бастап, координатасы «х» нүктеге толқу «τ» уақыттан кейін жетеді, сондықтан, нүктенің тербелісі сол уақытқа кешігіп жетеді: .
s = A cos [ω(t - τ)]. Толқынның таралу уақыты мен жылдамдығы бір-біріне τ = x/v тәуелді болғандықтан: теңдеуі алынады, мұндағы ω(t-x/v) = φ – толқынның фазасы.
Бұл жазық толқынның теңдеуі. Бұл теңдеу кез келген уақытта толқындық үдеріске қатысатын кез келген нүтедегі ығысуды анықтауға мүмкіндік береді.
3.Дыбыс: Дыбыс деп жиілігі 16 Гц ден 20000 Гц аралығында жататын, адам құлағында есту әсерін тудыратын механикалық тербелістерді айтады.
Толқындардың ең көп тараған түрі дыбыс толқыны.
Дене тербелген кезде қоршаған ортада серпімді қума толқын тудырады. Бұл толқын құлаққа жеткенде адамда дыбысты сезіну түйсігі пайда болады.
(толық зертханалық сабақта қарастырылады). 4. Акустика және оның түрлері.
Акустика қандай мәселені зерттейді? Акустика деп дыбыс толқындарының табиғатын таралуын заңдылықтарын зерттейтін физиканың бөлімін айтады.
Акустиканың түрлері:
1. Жалпы
2.Архитиктуралық
3.Музыкалық
4.Физиалогиялық Физиологиялық акустика деп – адамның дыбыс шығару және есту мүшелеріндегі өзгеріс-терді, заңдылықтарды оның табиғатын зерттейтін акустиканың бөлімін айтады. 5. Адамның дыбыс шығару және қабылдау аппараттары:5.1 Адамның дыбыс шығару аппараты:Адамның дыбыс шығаруына: өкпе, кеңірдек, көмекей, ауыз-мұрын қуысы қатысады.
Адамның дыбыс шығару аппараты - бір ұшы көмекейдің қабырғасына бекітілген 2-ші ұшы бос дыбыс желбезегінде орналасқан Адам жай тыныс алғанда дыбыс желбезегі солғын болғандықтан, олардың бос ұштарының арасында өкпеден шығарылған дем еркін өтетіндей кең саңлау пайда болады. Ал сөйлеген кезде орталық жүйке жүйесінен келген тітіркеніс дыбыс желбезегін керіп, оның бос ұштары бір–біріне жақындайды, яғни арасында тар саңлау пайда болады. Оны дыбыс саңлауы деп атайды. Егер керіліп тұрған тар саңлаудан ауа өтсе оның ағысы құйынды ағысқа айналады. Бұл керіліп тұрған дыбыс желбезектерінің бос ұштарын тербеліске түсіреді. Нәтижесінде өткен ауаның бір бөлігі сығылады, ал екінші бөлігі жазылады яғни қума толқын пайда болады. Бұл толқын құрамы жағынан өте күрделі, яғни көптеген қарапайым дыбыс толқындарының жиынынан тұрады. Ал ауыз-мұрын қуысы резонатордың қызметін атқарады. Ерін, тіс, тілдің ұшы және жұмсақ таңлайдың көмегімен қалаған үнді резонансқа келтіру арқылы бөліп алуға болады. 5.2 Адамның есту аппараты: Адамның есту аппараты дыбысты өткізгіш және қабылдағыш бөліктен тұрады.
Дыбысты өткізгіш бөлігіне сыртқы және ортаңғы құлақ жатады.
Ал дыбысты қабылдағыш бөлігі ішкі құлақта орналасқан. Ішкі құлақ - пішіні күрделі, арнайы сұйықпен толтырылған, иірмелі кіру бөлігі бар ұлу тәрізді, сүйектік құрылым. Оның иірмелі кіру бөлігі ұзына бойына пердемен бөлінген. Оны негізгі мембрана деп атайды. Ол екі жағынан жүйке талшық-тарының ұштары аяқталатын жаппалы қабатпен шектеледі. Ортаңғы құлақтан келіп түскен дыбыс толқыны негізгі мембраманы тербеліске түсіреді. Сол кезде оның жаппалы қабатпен жанасу дәрежесі өзгереді. Нәтижесінде жаппалы қабатта жүйке жасушалары қозып импульс пайда болады. Бұл импульстер жүйке жолдары арқылы мидың арнайы бөлігіне беріледі, сол жерде дыбыс ажыратылады, яғни оның үніне биіктігіне қатаңдығына т.б. физикалық қасиеттеріне қарай жіктеледі. 6. Ультрадыбыс, оның фармация мен медицинада қолданылуы:
Жиілігі 20000 Гц-тен жоғары кез келген серпімді ортада қума толқын түрінде тарайтын тербелістерді ультрадыбыс деп атайды. Ультрадыбыс дыбыс толқынымен салыстырғанда мынадай ерекшеліктері бар:
Бірдей жылдамдықтағы ультрадыбыстың дыбыс толқынына қарағанда толқын ұзындығы қысқа, жиілігі жоғары, ал интенсивтілігі әлдеқайда көп болады. Медицина мен фармация саласында қолданылатын ультрадыбыстың жасанды жолмен алынуы: 1.Қызметі магниттікстрикция құбылысына негізделген қондырғы арқылы төменгі жиілікті ультрадыбыс алынады.
2.Қызметі кері пьэзоэлектрлік әсерге негізделген қондырғы арқылы жоғары жиілікті ультрадыбыс алынады. Ультрадыбыстың фармация саласында қолдануы: 1. УД-ның әсері арқылы дәрілік заттарды ұнтақтауға және орталарды жіктеуге болады.
Бұл әдіс арқылы коллоидтық ерітінділер, эмульсиялар, суспензиялар және аэрозольдер дайындалады. 2. Ортаның қасиетіне және әсерету шартына қарай УД-ның кері әсері – суспензияларды, газдарды түрлі қоспалардан тазарту үшін қолданылады. 3. УД-ның әсері арқылы кейбір химиялық, әсерісе тотығу реакцияларының жүруін тездетуге болады. 4. УД арқылы туғызылған сығу және жазылу-сұйық ортаның тұтастығын бұзуға алып келеді. Мұны кавитация деп атайды. Бұл кезде УД әсер еткен жердегі аз аймақ беті қызып, сол жерде көп мөлшерде энергия бөлініп шығады. Сондықтан кавитация заттың микроқұрылымының бұзулуына алып келеді. УД-ның әсерімен өсемдік және жануар жасушаларын бұзған кезде, одан биологиялық белсенді заттар (фермент, токсин, витамин және т.б.) бөлінеді. Ультрадыбыстың медицина саласында қолдануы:
1. Эхоэнцофолография – ми қабатындағы қабыну, ісік, бөгде өзгерістердің өлшемін анықтайтын әдіс.
2. Ультрадыбыстық кардиография – жүректің жұмыс істеп тұрған кездегі өлшемін анықтайтын әдіс.
3. Ультрадыбыстық локация – көз алмасының өлшемдерін анықтайтын әдіс.
4. Ультрадыбыстың ортадан өту жылдамдығын тіркеу арқылы ортаның тұтастығын бағалауға және анықтауға болады.
5. УД-тық Доплер әсері: жүрек клапандарының қызметін бағалауда және тамыр жүйесіндегі қанның ағу жылдамдығын анықтауда қолданады.
6. Ультрадыбыстық голография ағзаның ішкі көрінбейтін бөлігін анықтауда қолданады (УЗИ).
7. Физиотерапияда УД-ның механикалық және жылулық әсері, терең қабаттағы ұлпаларды қыздыру үшін қолданады.
8. Хирургияда УД-ның әсерін түрлі өт, бүйрек, несеп және т.б. жолдардағы тастарды ұнтақтауда, залалды ісіктерді ыдыратуда, жұмсақ ұлпаларды кесуде және кейбір орталарды бір-біріне пісіріп, дәнекерлеуде қолданады.
9. УД-тың әсерін кейбір (құрт, демекпе, жедел тыныс жолдарындағы және т.б.) ауруларды емдеуде қолданады.
10. УД-нің биологиялық әсерін орталарды залалсыздандыру үшін қолданады.
Қуаты аз УД - жасуша мембранасы арқылы өтетін зат алмасуды жақсартады.
4. Иллюстрациялы материалдар:
Презентация, слайдтар.
5. Әдебиет:
1. Көшенов Б. Медициналық биофизика: оқулық – Алматы, 2008 ж.
2. Көшенов Б.Медициналық биофизикадан зертханалық жұмыстар: оқу-әдістемелік құрал.-2 бас.,өңделіп толықтырылған.- .-Алматы: Эверо, 2010
3. Сәтбаева Х.К., Өтепбергенов А.А., Нілдібаева Ж.Б. Адам физиологиясы. Алматы.: Дәуір, 2005 – 663 бет.
4. Канкожа М.К. Қозғыш ұлпалар физиологиясы. Алматы, 2004. – 78 бет.
Арызханов Б. Биологиялық физика, Алматы, 1990.
5. Әдіқасова ,-А.Ә. жалпы физика курсының семестрлік тапсырмалары:оқу құралы .-Алматы: Эверо, 2009.-112 бет
6. Физикалық тәжірбиелер ; жоғарғы оқу орындарының студенттеріне арналған құрал. – Алматы: Рауан ,1993.
7. Ү.А. Байзак, Қ.Ж. Құдабаев «Медициналық биофизика және медициналық техника бойынша лабораториялық практикум»
6. Қорытынды сұрақтары (кері байланысы):
1. Дыбыс деп нені айтады?
2. Ультрадыбыс фармация мен медицинада қандай мақсаттарда қолданылады?
№ 6 Дәріс
1. Тақырыбы: Гидродинамиканың элементтері. Сұйық молекулаларының ерекшеліктері және механикалық қасиеттері.
2. Мақсаты: Сұйық молекулаларының ерекшеліктері және механикалық қасиеттерін түсіндіру.
Дәріс жоспары:
1.Сұйықтардың ерекшеліктері.
2. Бернулли теңдеуі.
3.Статикалық және динамикалық қысым. Олардың фармация мен медицинада қолданылуы.
4. Қанның тамыр жүйесімен ағыуы.
3. Дәріс тезистері:
1.Сұйықтардың ерекшеліктері:
Сұйық молекулаларының арасындағы өзара әсер сұйықтың табиғатын сипаттайды.
Оның ерекшеліктері:
а) Сұйық молекулалары бір орыннан екінші орынға оңай ығысып, өзінің пішінін тез өзгерте алады. Яғни сұйық молекуласының ығысқыштығын немесе күш әсерінен бір орыннан екінші орынға қозғалғыштығын оның аққыштық қабілеті деп атайды.
б) Сұйық молекулалары оңай қозғалғанмен де олардың арасында өзара ілінісу немесе ішкі кедергі кездеседі. Сұйықтың мұндай қасиетін тұтқырлық деп атайды.
(зертханалық жұмыс)
в) Егер сұйық сырттан күш әсер етіп тұрған жабық ыдыста тұрса, қысымға ие болады.
Егер сұйық қысымға ие болса, онда сұйық жұмыс атқара алатындай ішкі потенциальдық энергияға ие болады.
г) Қалыпты күйде сұйық молекулаларының арасындағы ішкі үйкеліс аз болса, сұйықтың ағысын ламинарлы, ал ағыс құйынды болса оны турбулентті ағыс деп атайды.
д) Стационарлық ағыс деп, сұйықтың кез келген жерінде оның бөлшектерінің жылдамдығы өзгермейтін (V=const) ағысты айтады.
2. Бернулли теңдеуі:
Сұйықтың қысымы «P», жылдамдығы «v» және горизонтпен салыстырғандағы сұйық молекуласының өзара орналасуы «h» - арасындағы байланысты анықтау үшін сұйықтан жан-жағынан сызықтарымен шектелген түтік бөліп алынған.
Бірлік уақыт ішінде түтіктің кез-келген перпендикуляр көлденең қимасынан ағып өтетін сұйқтың ағысы стационар ағыс болғандықтан, оның көлемі (V = vS = const) өзгермейді.Сондықтан сұйық бөлшектері тек түтік ішінде ағады. Көлемі V=S1l1=S2l2 сұйықтың аз бөлігі «1» жағдайдан «2» жағдайға орын ауыстырсын.
Егер сұйық түтік бойымен ақса, онда түтіктің “1” жағдайында сұйықты сипаттайтын шамалар: сұйық молекулаларының жылдамдығы “v1”, сыртқы әсер етуші күш “F1”, көлденең қимасы “S1”,горизонтпен салыстырғандағы сұйық молекуласының өзара орналасуы “h1”, қысымы “P1”
Өте аз ∆t уақыт ішінде сыртқы күш әсерінен сұйық молекулалары S1 көлденең қимасынан l1, ал S2 көлденең қимасынан l2 қашықтыққа орын ауыстырады, сол кезде өндірілген жұмыс : А = F1l1-F2l2 = P1S1 l1–P2S2 l2 , мұндағы S1 l1=S2 l2 =v
Сонда: A = Р1V – P2V=(P1-P2)V.
∆А= (P1 – P2)∆V
Сонымен өндірілген жұмыс түтіктің ұштарындағы қысымның айырымына байланысты болады.
Осы жұмыс массасы “m” сұйық бөлігінің «1» жағдайдан «2» жағдайға орын ауыстырғанда түтіктің ұштарындағы потенциалдық және кинетикалық энергияларды (A = П+К, мұндағы
П = mgh, К = mv2/2) өзгертуге жұмсалады.
Бірінші жағдайды сипаттайтын шамаларды теңдіктің сол жағына екіншіні оң жағына шығарып, екі жағын тұрақты көлемге бөліп, алынатын тығыздықты ескерегенде төменгі теңдеу алынады:
Түтіктің кез-келген бөлігі үшін соңғы теңдеуді:
P+ρgh+ρv²/2= const, түрінде алуға болады.
Бұл Бернулли теңдеуі деп аталады.
Мұндағы P- статикалық қысым, ρgh –гидростатикалық қысым, ρv²/2- динамикалық қысым.
Бернулли теңдеуі түтіктің кез-келген бөлігі үшін статикалық, гидростатикалық және динамикалық қысымдардың қосындысы тұрақты болатындығын сипаттайды.
3. Статикалық және динамикалық қысым. Олардың фармация мен медицинада қолданылуы:
Егер сұйық горизонталь түтік бойымен ақса молекуланың өзара орналасуы барлық жерде бірдей болады (h= const, ρgh = const).
Сондықтан Бернулли теңдеу P+ ρv²/2= const - түрінде жазылады.
Оны Бернулли ережесі деп атайды.
Бернулли ережесінің фармация мен медицинада қолданылуы:
1. Диагностикада: ережеге сәйкес тамыр жүйесінің ішкі қуыстылығы тарылған жерде жылдамдықтың артып, динамикалық қысымның күрт көбейетіндігін, ал статикалық қысымның күрт кемитіндігін сипаттайды. Ал тамыр жүйесінің қуыстылығы кеңіген жерде сұйықтың жылдамдығы азайып, динамикалық
қысым күрт кемиді, ал статикалық қысым күрт артады.
Сондықтан оны тамыр жүйесіндегі қанның ағуын бағалау үшін қолданылады.
2) Емдеуде: бұл әдіс ағзаның ішкі бөлігіндегі сұйықтарды сыртқа сорып шығару үшін қажетті «эжектор» деп аталатын таза дыбыссыз,сорғыш қондырғыны жасау үшін қолданылады.
3) Фармацияда: бұл әдіске сұйық бөлігін бөліп алу үшін қажетті дыбыссыз сорғыштардың қызметі негізделген.
4. Қанның тамыр жүйесімен ағыуы:
Қанның тамыр жүйесімен қозғалысын түсіндіру үшін, іші сұйықпен толтырылған “А” және “Б” түтігінен тұратын тұйық жүйе алынады.
Егер үргішке сырттан күш түсірсе, онда қысым артып “К1” клапны арқылы сұйықтың белгілі бір мөлшері “А” түтігіне ығыстырылады. Түтіктердің қабырғалары серпімді созылмалы материалдан жасалған яғни “А” түтіктің қабырғасы созылып, өзіне түскен артық сұйықтың мөлшерін қабылдайды, қысымы артады. Созылған қабырға бірте-бірте жиырылып бастапқы қалпына келеді.
Осы кезде сұйықтың артық мөлшері түтіктің келесі бөлігіне ығыстырылады. Ол жерде осы құбылыс қайталанады. Сонымен сұйық ырғақты қозғалысқа ие болады. Ең соңында “Б” түтігіне жиналады да қысым артады “К2” клапыны ашылып, сұйық қайтадан үргішке түседі.
Көшірменің бір кемшілігі тармақтардың саны көбейген сайын, сұйықтың қабырғалары мен жанасатын жерінде ішкі кедергісі артады. Бұл сұйық жылдамдығының кемуіне алып келеді.
Бұл кемшілікті тірі ағзада жүрек жояды. Осы айтылған заңдылықтар тірі ағзадағы қан айналымында толық орын алады. Сыртқы күштің қызметін жүрек атқарады. Жүрек бос фазасы жұмыстық фазасымен ырғақты ауысып тұратын үргіш. Жүрек қарыншасының жиырылуын жұмыстық фаза немесе систола деп, ал оның босауын бос фаза немесе диастола деп атайды.
Жүректің сол қарыншасы әрбір жиырылған сайын қолқаға 60-70 мл мөлшерінде қан лақтырылады. Қолқаның қабырғасы созылып, өзіне қанның артық мөлшерін қабылдайды. Қабырғалары созылмалы болғандықтан қайтадан жиырылып, қанды ең жақын артерияға ығыстырады.
Артерияда осы айтылғандар қайталанады да, қан жылдамдығы 0,3-0,5 м/с ағатын ырғақты ағысқа ие болады. Бұл кезде қысым тамырдың қабырғаларын тербеліске түсіреді. Бұл тербеліс артериялық тамыр жүйесінен 6-8 м/с жылдамдықпен тарайды. Мұны пульстік толқын немесе пульс деп атайды.
Қанның тамыр жүйесімен ағуына бес фактор өз әсерін тигізеді:
1.Тамыр жүйесінің ішкі қуыстылығы.
2.Тамыр қабырғаларының жағдайы (тонус).
3. Қанның тұтқырлығы.
4. Жүйедегі қанның жалпы мөлшері.
5. Жүректің жұмысы.
Жалпы қалыпты адам ағзасындағы қанның ағысын қабатты ламинарлы ағыс деп қарастырылады. Егер осы шарт бұзылса ағыс турбулентті ағысқа айналады. Бұл кезде дыбыс пайда болады. Мұны жүректің шуылы деп атайды. Жүректің шуылы не тамыр жүйесінің ішкі қуыстылығы тарылған кезде немесе жүрек клапандарының уақытысында ашылып не жабылмауынан болады.
4. Иллюстрациялы материалдар:
Презентация, слайдтар.
5. Әдебиет:
1. Көшенов Б. Медициналық биофизика: оқулық – Алматы, 2008 ж.
2. Көшенов Б.Медициналық биофизикадан зертханалық жұмыстар: оқу-әдістемелік құрал.-2 бас.,өңделіп толықтырылған.- .-Алматы: Эверо, 2010
3. Сәтбаева Х.К., Өтепбергенов А.А., Нілдібаева Ж.Б. Адам физиологиясы. Алматы.: Дәуір, 2005 – 663 бет.
4. Канкожа М.К. Қозғыш ұлпалар физиологиясы. Алматы, 2004. – 78 бет.
Арызханов Б. Биологиялық физика, Алматы, 1990.
5. Әдіқасова ,-А.Ә. жалпы физика курсының семестрлік тапсырмалары:оқу құралы .-Алматы: Эверо, 2009.-112 бет
6. Физикалық тәжірбиелер ; жоғарғы оқу орындарының студенттеріне арналған құрал. – Алматы: Рауан ,1993.
7. Ү.А. Байзак, Қ.Ж. Құдабаев «Медициналық биофизика және медициналық техника бойынша лабораториялық практикум»
6. Қорытынды сұрақтары (кері байланысы):
1. Сұйықтардың механикалық қасиеттері неге баланысты болады?
2. Түтіктің жіңішкерген жерінде қысым атмосфералық қысымнан өзгеше болу шартын қалай таңдап алуға болады?
№ 7 Дәріс
1. Тақырыбы: Молекулярлық-кинетикалық теория туралы негізгі түсінік.
2. Мақсаты: Студенттерді молекулярлық-кинетикалық теория туралы негізгі түсінікпен таныстыру.
Дәріс жоспары:
1. Молекулярлық-кинетикалық теория туралы негізгі түсінік.
2. Менделеев – Клапейрон теңдеуі.
3. Газдардың молекулярлық-кинетикалық теориясының негізгі теңдеуі.
4. Дальтон заңы.
3. Дәріс тезистері:
1. Молекулярлық-кинетикалық теория туралы негізгі түсінік:
Молекулярлық-кинетикалық теорияның негізін қарапайым үлгі арқылы түсіндіру ыңғайлы. Үлгі ретенде идеал газ алынған. Идеал газ деп материалдық нүкте ретінде қарастырылатын, бір-бірімен және ыдыс қабырғасымен әсерлеспейтін ұсақ болшектердің (молекулалар, атомдар, электрондар және т.б.) жиынын айтады.
2. Менделеев – Клапейрон теңдеуі:
Жүйенің күйі «күйдің параметрлері» деп аталатын физикалық шамалармен сипатталады.
Жүйе күйінің параметрлерінің арасындағы байланысты, күйдің теңдеудері деп аталатын теңдеу сипаттайды.
Қарапайым жүйе үшін «р»-қысым, «V» - көлем және «Т»- термодинамикалық температура күйдің параметрлеріне жатады.
Бұндай жүйе үшін күй теңдеуі f(p,V,Т) = 0 түрінде жазылады.
Бір моль идеал газдың күйінің теңдеуі: pVm = RT,
мұндағы Vm – газдың молярлық көлемі,
R = 8,31 Дж/(моль • К) – молярлық (универсал) газ тұрақтысы. Бірнеше, яғни «mr/M» моль идеал газдың күйінің теңдеуі:
Мұндағы «V» - газдың көлемі; «mr» - газдың массасы; «М» - молярлық масса.
Бұл теңдеу Менделеев – Клапейрон теңдеуі деп аталады.
Газдың күйін сипаттайтын теңдеуден сәйкес изохоралық, изобаралық және изотермиялық изоүдерістерді сипаттайтын теңдеулерді алуға болады.
Жүйе «Р», «V», «Т» параметрлерінен басқа, оның электрлік, магниттік, беттік керілуі, серпімділігі және т.б, қасиеттерін сипаттай алады. 3. Газдардың молекулярлық-кинетикалық теориясының негізгі теңдеуі:
Молекулярлық-кинетикалық теорияда газдың күйін сипаттайтын теңдеудің құрамына кіретін параметрлер орташаланған болып келеді.
Себебі газ тудыратын қысым жеке молекуланың ыдыстың қабарғасына соғылуының орташа шамасы, молекулалардың ретсіз қозғалысынан болатын температура, олардың ілгерілемелі қозғалысының орташа кинетикалық энергиясы және т.б.
Молекуланың сипаттамасы (микросипаттама) мен газ параметрлерінің арасындағы сандық (макросипаттама) байланыс молекулярлық-кинетикалық теориясының негізгі теңдеуі арқылы беріледі: немесе мұндағы «m» - жеке молекула массасы, «N» - газ молекуласының жалпы саны, «n» - молекулалардың концентрациясы, «vкв» - олардың орташа квадраттық жылдамдығы.
Бір молекуланың орташа кинетикалық энергиясы:
мұндағы k = 1,38 • 10-23 Дж/К — Больцман тұрақтысы. Соңғы формуладан орташа квадраттық жылдамдықты анықтайтын өрнек алуға болады:
Молекуланың ілгерілемелі қозғалысы үш еріктілік дәрежесімен сипатталатындықтан, орташа бір еріктілік дәрежесіне сәйкес келетін энергия шамасы анықталады:
«і» еріктілік дәрежесі болатын молекуланың орташа кинетикалық энергиясы:
Газ молекуласының қысымы «р», концентрациясы «n» және температурасы «Т» болғанда, олардың арасындағы байланыс: p = knT
(М = mNA, р = mn және k = R/NA мұндағы NA – Авогадро тұрақтысы) түрінде алынады.
4. Дальтон заңы:
Бірнеше бір-бірімен әсерлеспейтін газ қоспалары үшін молекулаларының концентрациясының қосындысы жеке молекулаларының концентрацияларының қосындысына тең болады: n = n1 + n2 + ... + nN.
Мәндерін орнына қойғанда Дальтон заңы алынады:
р = knT = k(n1 + n2 + ... + nN)T = kn1T + kn2T + ... + knNT, p = p1 + p2 + ... + pN.
Мұндағы p1 = kn1T, p2 = kn2T және т.б.- парциалдық қысым, яғни қоспаны құрайтын әрбір газдың тудыратын қысымы.
Сонымен бір-бірімен әсерлеспейтін газ қоспаларының қысымы қоспаны құрайтын барлық газдың парциалдық қысымдарының қосындысына тең болады.
4. Иллюстрациялы материалдар: Презентация, слайдтар.
5. Әдебиет:
1. Көшенов Б. Медициналық биофизика: оқулық – Алматы, 2008 ж.
2. Көшенов Б.Медициналық биофизикадан зертханалық жұмыстар: оқу-әдістемелік құрал.-2 бас.,өңделіп толықтырылған.- .-Алматы: Эверо, 2010
3. Сәтбаева Х.К., Өтепбергенов А.А., Нілдібаева Ж.Б. Адам физиологиясы. Алматы.: Дәуір, 2005 – 663 бет.
4. Канкожа М.К. Қозғыш ұлпалар физиологиясы. Алматы, 2004. – 78 бет.
Арызханов Б. Биологиялық физика, Алматы, 1990.
5. Әдіқасова ,-А.Ә. жалпы физика курсының семестрлік тапсырмалары:оқу құралы .-Алматы: Эверо, 2009.-112 бет
6. Физикалық тәжірбиелер ; жоғарғы оқу орындарының студенттеріне арналған құрал. – Алматы: Рауан ,1993.
7. Ү.А. Байзак, Қ.Ж. Құдабаев «Медициналық биофизика және медициналық техника бойынша лабораториялық практикум»
6. Қорытынды сұрақтары (кері байланысы):
1. Орташа кинетикалық энергия қалай анықталады?
2. Парциалдық қысым деп қандай қысымды айтады?
№ 8 Дәріс
1. Тақырыбы: Тасымалдау құбылысы. Диффузия.
2. Мақсаты: Тасымалдау құбылысымен диффузияның физикалық мағынасын түсіндіру.
Дәріс жоспары:
1. Газдардағы тасымалдау құблысы.
2. Тасымалдау теңдеуі.
3. Газдардың диффузиясы.
3. Дәріс тезистері:
1. Газдардағы тасымалдау құблысы:
Газ молекулалары ретсіз қозғалғанда бір-бірімен әрекеттесіп, белгілі бір аралыққа ығысады. Бұндай микроүдерістер не молекулалар зат массаларын тікелей тасымалдауына, не біртіндеп молекуладан молекулаға белгілі бір бағытта энергия және импулс беруге алып келеді.
Молекулалардың ретсіз қозғалысынан болатын және бұл кезде зат массасының, кинетикалық энергия және импулстің берілуіне алып келетін құбылыстар тобын тасымалдау құбылысы деп атайды.
Тасымалдау құбылысына: зат массасы, тасымалданатын – диффузия, кинетикалық энергия тасымалданатын –жылу өткізгіштік, импулс тасымалданатын – ішкі кедергі жатады.
2. Тасымалдау теңдеуі:
Молекулярлық-кинетичкалық теория негізінде жоғарыда аталған үш құбылысты сипаттайтын тасымалдаудың жалпы теңдеуін алуға болады.
Молекулалардың ретсіз қозғалысы нәтижесінде берілген «S» ауданша арқылы кейбір физикалық шама тасымалдансын.
Толқын ұзындығының орташа жүгіру ұзындығына (λ) тең арақашықтықта «S» ауданшаның екі жағына, жұқа қалыңдығы «l» (l«λ), әрқайсысының көлдемі « Sl» болатын тік бұрышты параллелепипед тұрғызайық. Егер молекулалардың концентрациясы «n»-ге тең болса, онда бөлініп алынған параллелепипедте «Sln» молекула болады. Ретсіз қозғалыстың нәтижесінде болатын барлық молекулалардың қозғалысын әрқайсысы координата өстерінің біреуінің бойымен немесе қарсы бағытта қозғалатын шартты түрде алты топ ретінде қарастыруға болады. Бұдан S» ауданшаға перпендикуляр бағытта «Sln/6» молекула қозғалатындығы байқалады.
«1» жағдайдағы көлем «S» ауданшадан «λ» қашықтықта орналасқандықтан, бұл молекулалар оған соқтығыспай жетеді.
Тура осындай «Sln/6» молекула саны «S» ауданшаға кері бағыттада жетеді.
Әрбір молекула өзімен бірге кейбір «z» шамасын (масса, импулс, кинетикалық энергия), ал барлық молекулалар бөліп алынған көлемде: «Slzn/6» немесе «SlH/6», (мұндағы Н = nz – бірлік көлемде молекулалардың тасымалдайтын физикалық шамасы) тасымалдайды. Нәтижесінде «1» және «2» көлемдерден «S» ауданша арқылы «∆τ» уақыт ішінде физикалық шама тасымалданады:
«∆τ» тасымалданатын уақытты анықтау үшін, барлық молекулалар бөліп алынған көлемдегі барлық молекулалар бірдей орташа (v) жылдамдықпен қозғалады деп қарастырған жөн.
«S» ауданшаға жеткен «1» немесе «2» көлемдегі молекулалардың, оны қиып өту уақыты:
Соңғы өрнектің екі жағын «∆τ» бөлгенде, бірлік уақыт ішінде тасымалданатын шаманың мәні аланыды:
«Н» шамасының ұзындық бірлігіндегі өзгерісі, яғни dH/dx «Н» шамасының градиенті деп аталады.
«Н» шамасының (Н1- Н2) - өзгерісі «2λ»-ға тең болғандықтан: немесе түрінде болады. Алынған теңдеуге уақыттың мәнін қойып және көбейткенде, «S» ауданша арқылы «∆t» уақыт ішінде тасымалданатын «Н» физикалық шаманың ағынын анықтаймыз:
Бұл диффузияны, жылу өткізгіштікті және тұтқырлықты анықтауда қолданылатын тасымалдаудың жалпы теңдеуі.
3. Газдардың диффузиясы:
Егер кеңістікті толтырып тұрған газда, концентрациясы және парциалды тығыздығы кейбір «ОХ» өсі бойымен өзгеретін, яғни dρ/dx ≠0 басқа газ бар болса, онда «S» ауданша арқылы қарсы бағытпен салыстырғанда «ОХ»-қа перпендикуляр бір бағытта екінші газдың үлкен ағыны байқалады.
Бұндай құбылысты диффузия деп атайды.
Диффузияның жүруінің қажетті шарты, диффузияланатын заттың тығыздығы градиентінің болуы. Егер тасымалдау теңдеуіндегі «G»-дің орнына диффузияға қатысатын газдың «m» массасын, ал «Н» -тың орнына оның парциалдық «р» тығыздығын қойғанда, онда диффузия теңдеуі алынады:
Диффузияға қатысатын газдың массасы: ауданша, диффузиялану уақыты, концентрация градиенті немесе тығыздығы, молекулалардың ретсіз қозғалысының орташа жылдамдығы және толқын ұзындығының орташа жүгіру ұзындығы көп болған сайын көп болады.
Диффузия теңдеуі Фиктің «S»ауданшадан «∆t» уақыт ішінде тасымалданған газ массасының эмпирикалық теңдеуімен жақсы үйлеседі:
мұндағы D - диффузия коэффициенті. Диффузия коэффициенттінің физикалық мағынасы:
4. Иллюстрациялы материалдар: Презентация, слайдтар.
5. Әдебиет:
1. Көшенов Б. Медициналық биофизика: оқулық – Алматы, 2008 ж.
2. Көшенов Б.Медициналық биофизикадан зертханалық жұмыстар: оқу-әдістемелік құрал.-2 бас.,өңделіп толықтырылған.- .-Алматы: Эверо, 2010
3. Сәтбаева Х.К., Өтепбергенов А.А., Нілдібаева Ж.Б. Адам физиологиясы. Алматы.: Дәуір, 2005 – 663 бет.
4. Канкожа М.К. Қозғыш ұлпалар физиологиясы. Алматы, 2004. – 78 бет.
Арызханов Б. Биологиялық физика, Алматы, 1990.
5. Әдіқасова ,-А.Ә. жалпы физика курсының семестрлік тапсырмалары:оқу құралы .-Алматы: Эверо, 2009.-112 бет
6. Физикалық тәжірбиелер ; жоғарғы оқу орындарының студенттеріне арналған құрал. – Алматы: Рауан ,1993.
7. Ү.А. Байзак, Қ.Ж. Құдабаев «Медициналық биофизика және медициналық техника бойынша лабораториялық практикум»
Достарыңызбен бөлісу: |