NHIỆT ĐỘNG HỌC HỆ THỐNG SỐNG pptx

CHƯƠNG I NHIỆT ĐỘNG HỌC HỆ THỐNG SỐNG §1. CÁC KHÁI NIỆM MỞ ĐẦU I. Nhiệt động học hệ sinh vật và hướng nghiên cứu Nhiệt động học hệ sinh vật nghiên cứu hiệu ứng năng lượng, sự chuyển hoá giữa các dạng năng lượng, khả năng tiến triển, chiều hướng và giới hạn tự diễn biến của các quá trình xảy ra trong hệ thống sống. Cơ thể sống trong quá trình sinh trưởng và phát triển đều có sử dụng năng lượng vì vậy nhiệt động học hệ sinh vật là lĩnh vực cần được nghiên cứu. Đối tượng nghiên cứu của nhiệt động học hệ sinh vật là cơ thể sống, đó là một hệ mở do luôn xảy ra sự trao đổi vật chất và năng lượng với môi trường xung quanh, có khả năng tự điều chỉnh, tự sinh sản… Hiện nay nhiệt động học hệ sinh vật có các hướng nghiên cứu chủ yếu sau: - Nghiên cứu sự chuyển biến năng lượng ở mức độ phân tử, tế bào, mô, cơ quan hay toàn bộ cơ thể khi ở trạng thái sinh lý bình thường và trạng thái đang hoạt động. Xác định hiệu suất sử dụng của các quá trình sinh vật và năng lượng liên kết trong các liên kết của các cao phân tử sinh học. - Nghiên cứu cơ chế tác động của sự thay đổi các yếu tố môi trường lên quá trình chuyển hoá năng lượng và sự trao đổi năng lượng giữa cơ thể sống với môi trường. II. Một số khái niệm và đại lượng cơ bản - Hệ: Một vật hay một đối tượng cấu tạo bởi số lớn các phần tử gọi là một hệ nhiệt động. Kích thước của hệ nhiệt động luôn luôn lớn hơn rất nhiều kích thước của các phần tử cấu tạo nên nó. Hệ là một vật thể hay một nhóm vật thể được dùng làm đối tượng để nghiên cứu. Ví dụ khi chọn cá thể để nghiên cứu thì cá thể là một hệ còn khi chọn quần thể để nghiên cứu thì quần thể là một hệ. - Hệ cô lập: Là hệ không có sự trao đổi vật chất và năng lượng giữa hệ với môi trường xung quanh. Trên thực tế khó xác định được một hệ cô lập hoàn toàn nhưng ở qui mô thí nghiệm các nhà khoa học có thể thiết kế được hệ cô lập như bom nhiệt lượng dùng để nghiên cứu hiệu ứng nhiệt của các phản ứng oxy hoá. - Hệ kín: Là hệ không trao đổi vật chất với môi trường xung quanh nhưng có trao đổi năng lượng với môi trường xung quanh. - Hệ mở: Là hệ có trao đổi cả vật chất và năng lượng với môi trường xung quanh. Ví dụ: cơ thể sống là một hệ mở. - Tham số trạng thái: Là các đại lượng đặc trưng cho trạng thái của một hệ, ví dụ như nhiệt độ, áp suất, thể tích, nội năng, entropi… - Nhiệt độ: Là một đại lượng đặc trưng cho mức độ chuyển động hỗn loạn của các phân tử (nhiệt độ càng cao thì độ hỗn loạn càng tăng). Có các thang nhiệt độ bách phân 1 (Celcius); thang nhiệt độ tuyết đối (Kelvin); thang nhiệt độ Farenheit (Mỹ); thang nhiệt độ Réaumur (Pháp) FnRnCn 000 )328,1()8,0( +== 16,273 00 −= KTCt - Áp suất: áp suất là một đại lượng vật lý có giá trị bằng một lực nén vuông góc lên một đơn vị diện tích S F P = Đơn vị: + Hệ SI: PamN = 2 / (Pascal) + 24 /10.81,91 mNat = + TormmHgat 7607601 == (Toricelli) + CGS: 2 / cmdyn - Trạng thái cân bằng: Là trạng thái trong đó các tham số trạng thái đạt một giá trị nhất định và không đổi theo thời gian. - Quá trình cân bằng: Là quá trình trong đó các tham số trạng thái thay đổi với tốc độ chậm tới mức sao cho tại mỗi thời điểm có thể, xem như trạng thái của hệ là trạng thái cân bằng. - Quá trình thuận nghịch: Là quá trình biến đổi mà khi trở về trạng thái ban đầu không kèm theo bất cứ một sự biến đổi nào của môi trường xung quanh. - Quá trình bất thuận nghịch: Là quá trình biến đổi mà khi trở về trạng thái ban đầu làm thay đổi môi trường xung quanh. - Hàm trạng thái: đặc trưng cho trạng thái của hệ, khi sự biến thiên giá trị của nó trong bất cứ quá trình nào cũng chỉ phụ thuộc vào giá trị đầu và giá trị cuối mà không phụ thuộc vào con đường chuyển biến. Nội năng (U), năng lượng tự do (F), thế nhiệt động (Z hay G), entanpi (H), entropi (S) là những hàm trạng thái. - Năng lượng: là 1 đại lượng đặc trưng cho sự vận động của vật chất. Năng lượng là đại lượng có thể đo được, có thể biến đổi một cách định lượng luôn theo cùng một tỉ lệ thành nhiệt lượng. Năng lượng phản ánh khả năng sinh công của một hệ. Đơn vị dùng để đo năng lượng là Calo (Cal) hay Joule (J), eV, W, erg. Trong cơ thể sống có các dạng năng lượng sau: + Hóa năng: do gãy các liên kết … + Động năng: năng lượng để di dời vật chất, thay đổi tư thế… + Năng lượng sinh công thẩm thấu: vận chuyển vật chất qua màng + Năng lượng sinh công điện + Năng lượng sinh nhiệt: để duy trì nhiệt độ cơ thể để các phản ứng chuyển hóa thuận lợi trong cơ thể. Mối quan hệ giữa năng lượng và vật chất theo công thức Einstein: E = mc 2 2 - Công và nhiệt: Đó là hai hình thức truyền năng lượng từ hệ này sang hệ khác. Nếu như sự truyền năng lượng từ hệ này sang hệ khác gắn liền với sự di chuyển vị trí của hệ thì sự chuyền đó được thực hiện dưới dạng công. Ví dụ khi chạy 100 mét thì năng lượng tiêu tốn đã được dùng vào thực hiện công để di chuyển vị trí. Nếu sự truyền năng lượng từ hệ này sang hệ khác làm tăng tốc độ chuyển động của phân tử ở hệ nhận năng lượng thì sự truyền đó được thực hiện dưới dạng nhiệt. Công và nhiệt là hàm số của quá trình vì chúng đều phụ thuộc vào cách chuyển biến. Biểu thức của công: ∫ = sdFA . Công là một dạng truyền năng lượng làm tăng mức độ chuyển động có trật tự của một vật. Nhiệt lượng là một dạng năng lượng trao đổi trực tiếp giữa các phân tử chuyển động hỗn loạn của những vật tương tác với nhau. Biểu thức của nhiệt: TmCQ ∆=∆ Giữa công và nhiệt có thể biến đổi qua nhau: JQA = , Joulecalo 18,41 = - Nội năng U: Nội năng của một vật thể bao gồm động năng của các phân tử chuyển động và thế năng tương tác do sự hút và đẩy lẫn nhau giữa các phân tử cùng với năng lượng của hạt nhân nguyên tử và năng lượng của các điện từ. - Do nội năng nhiều thành phần nên khó xác định chính xác U, nhưng xác định được U∆ §2. NGUYÊN LÝ I NHIỆT ĐỘNG HỌC I. Nguyên lý I nhiệt động học: Nguyên lý I nhiệt động học áp dụng định luật bảo toàn W vào các hệ nhiệt động học. Định luật bảo toàn và biến hóa năng lượng: “Năng lượng không tự nhiên sinh ra và không tự nhiên mất đi, nó chỉ chuyển từ dạng này sang dạng khác” Nguyên lý I nhiệt động học được hình thành qua các công trình nghiên cứu của các tác giả như M. V. Lomonoxob (1744), G. I. Heccer (1836), R.Majo (1842), Helmholtz (1849), Joule (1877)… Nguyên lý I nhiệt động học được phát biểu như sau: “Trong một quá trình nếu năng lượng ở dạng này biến đi thì năng lượng ở dạng khác sẽ xuất hiện với lượng hoàn toàn tương đương với giá trị của năng lượng dạng ban đầu”. “Nhiệt lượng truyền cho hệ, dùng làm tăng nội năng của hệ và biến thành công thực hiện bởi lực của hệ đặt lên môi trường ngoài”. “Không thể chế tạo được động cơ vĩnh cửu loại I”. Nguyên lý I nhiệt động học bao gồm hai phần: - Phần định tính khẳng định năng lượng không mất đi mà nó chỉ chuyển từ dạng này sang dạng khác. - Phần định lượng khẳng định giá trị năng lượng vẫn được bảo toàn. Biểu thức toán học của nguyên lý I nhiệt động học: Một hệ cô lập ở trạng thái ban đầu có nội năng U 1 , nếu cung cấp cho hệ một nhiệt lượng Q thì một phần nhiệt lượng hệ sử 3 A 1 ,A 2 ,… B 1 ,B 2 ,… B C D Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q dụng để thực hiện công A, phần còn lại làm thay đổi trạng thái của hệ từ trạng thái ban đầu có nội năng U 1 sang trạng thái mới có nội năng U 2 (U 2 > U 1 ). Từ nhận xét trên ta có biểu thức: 'AUQ +∆= Trong đó 12 UUU −=∆ Công thức trên có thể viết dưới dạng: AQU ∆+∆=∆ Đối với quá trình biến đổi vô cùng nhỏ, phương trình trên có thể viết: 'AdUQ ∂+=∂ ( AA −∂=∂ ' ) dU: Chỉ sự biến đổi nội năng, là hàm số trạng thái Q δ và A δ : Chỉ sự biến đổi nhiệt và công,công là hàm số của quá trình. II. Áp dụng nguyên lý thứ I cho hệ thống sống: a. Định luật Heccer: Do hàm nhiệt là hàm trạng thái → hệ quả là định luật Heccer: “Năng lượng sinh ra bởi quá trình hoá học phức tạp không phụ thuộc vào các giai đoạn trung gian mà chỉ phụ thuộc vào các trạng thái ban đầu và cuối của hệ hoá học”. Mô tả định luật: 21 , AA ,…: chất ban đầu 21 , BB ,…: sản phẩm cuối 54321 QQQQQQ +=++= VD: kcalCOOC 42,26 2 1 2 +→+ kcalOOCO 63,67 2 1 22 +→+ kcalCOOC 05,94 22 +→+ b. Hệ thống sống khác máy nhiệt: - Hiệu suất của động cơ nhiệt: 1 21 T TT − = η Giả sử: 3 1 ),27(300 00 2 == η CKT 4 CKT 00 1 174447 →=→ Tế bào sẽ bị phân huỷ ở C 00 6040 − Như vậy cơ thể sống không phải động cơ nhiệt bình thường. c. Phương trình cân bằng nhiệt của cơ thể MAEQ ∆+∆+∆=∆ A∆ : công cơ thể sinh ra chống lại môi trường. E∆ : Năng lượng mất mát vào môi trường xung quanh do truyền nhiệt. M∆ : Năng lượng dự trữ dưới dạng hoá năng của cơ thể. Phương pháp nhiệt lượng kế gián tiếp và nguyên tắc hoạt động của cơ thể sống: Cơ sở của phương pháp này là dựa vào lượng khí ôxy tiêu thụ hoặc lượng khí CO 2 do cơ thể thải ra ở động vật máu nóng, có liên quan chặt chẽ với nhiệt lượng chứa trong thức ăn. Ví dụ, quá trình ôxy hóa glucose phản ứng diễn ra như sau: C 6 H 12 O 6 + 6O 2 = 6CO 2 + 6H 2 O + 678 Kcal (180 gam) (134,4l) (134,4l) Ở điều kiện tiêu chuẩn, mỗi phân tử gam chất khí đều chứa 22,4 lít. Dựa vào phương pháp nhiệt lượng kế gián tiếp có thể xác định được sự thải nhiệt của bất kỳ động vật máu nóng nào thông qua số lít ôxy tiêu thụ (hoặc số lít CO 2 thải ra). Kết quả đo về cân bằng nhiệt đối với cơ thể người sau 1 ngày 1 đêm: * Năng lượng toả ra: 1. Năng lượng toả ra xung quanh (đối lưu, bức xạ) 1374 kcal 2. Nhiệt lượng toả ra qua khí thải 43 kcal 3. Phân và nước tiểu 23 kcal 4. Nhiệt lượng bốc hơi qua hô hấp 181 kcal 5. Nhiệt lượng bốc hơi qua da 227 kcal 6. Các số hiệu chỉnh khác 31 kcal Cộng 1879 kcal * Thức ăn đưa vào cơ thể: Protein (đạm) 56,8g tạo 237 kcal Lipid (béo) 140,0g tạo 1307 kcal Glucid (đường) 79,98g tạo 335 kcal Cộng: 1879 kcal Q∆ : Nhiệt lượng nhận từ ngoài vào, có 2 loại nhiệt lượng 5 a. Nhiệt lượng sơ cấp (cơ bản): xuất hiện do kết quả phân tán năng lượng nhiệt, tất nhiên trong quá trình trao đổi vật chất vì những phản ứng hoá sinh xảy ra không thuận nghịch. Nhiệt lượng này phát ra lập tức ngay sau khi cơ thể hấp thụ ôxy vào thức ăn. b. Nhiệt lượng thứ cấp (tích cực): Gần 50% năng lượng xuất hiện trong quá trình ỗy hoá thức ăn được dự trữ trong các liên kết giàu năng lượng (ATP). Khi các liên kết này đứt, chúng giải phóng năng lượng để thực hiện công nào đấy, rồi cũng biến thành nhiệt → điều hoà các hoạt động của cơ thể. + Ở điều kiện bình thường, trong cơ thể sống sử dụng năng lượng sơ cấp và thứ cấp bù trừ lẫn nhau (năng lượng sơ cấp tăng thì năng lượng thứ cấp giảm và ngược lại) Ý nghĩa thực tiễn: - Sống phải đủ năng lượng: tính toán thức ăn để hoạt động, điều chỉnh thức ăn (năng lượng) theo hoàn cảnh môi trường. ↑ - Hiểu rõ nguồn nhiệt lượng để duy trì nhiệt độ cơ thể (trời lạnh: giữ nhiệt; trời nóng: thoáng, mát). Các nguyên nhân tiêu hao năng lượng: - Tiêu hao năng lượng do chuyển hóa cơ sở - Tiêu hao năng lượng do vận cơ, số cơ co càng nhiều thì năng lượng tiêu hao càng lớn - Tiêu hao năng lượng do điều nhiệt - Tiêu hao năng lượng do tiêu hóa: thức ăn chuyển qua protein, lipid, glucid - Tiêu hao năng lượng do phát triển cơ thể - Tiêu hao năng lượng do sinh sản: nuôi con tiết sữa III. Một số quá trình biến đổi năng lượng trên cơ thể sống: a. Năng lượng trong quá trình co cơ: dxxFA x x )( 2 1 ∫ = Bắp cơ sử dụng năng lượng hoá năng ATP (1 phần chuyển sang cơ năng, 1 phần sang nhiệt năng) b. Công trong hô hấp: ∫ = 2 1 x x PdVA - Khi tăng thể tích thở → công ↑ - Khi thở sâu với tần số thích hợp → chi phí công ↓ c. Năng lượng ở tim: 6 A B - Tim hoạt động như 1 cái bơm liên tục → tạo áp suất đẩy máu vào mạch (chuyển động theo 1 chiều xác định) P (công suất): 1,3 – 1,4 W - 1 phần công của tim còn lại tạo ra độ căng của cơ (trương lực cơ) - Định luật Laplace: màng phân chia 2 khu vực ) 11 ( 21 rr TP += Mặt trong: lõm; mặt ngoài: lồi P : áp suất trong màng; T : sức căng 21 ,rr : bán kính trong và ngoài. 21 12 21 . 11 rr rr P rr P T + = + =→ Khi cơ tim bị bệnh ↑ 21 ,rr thì giá trị công cơ học tạo ra ↓P tạo ra suy tim. §3. NGUYÊN LÝ II NHIỆT ĐỘNG HỌC Theo nguyên lý I chỉ nói liên quan hệ giữa các đại lượng, cơ thể ăn để hoạt động, sống, không cho biết chiều diễn biến của quá trình Công → nhiệt, sinh ra → chết I. Một vài thông số nhiệt động quan trọng: a. Entropy S - Thí dụ về cách phân bố phân tử của hệ - 1 bình kín chia làm 2 phần bằng nhau A và B bằng 1 vách ngăn. Bỏ vách ngăn các phân tử khuếch tán và số phân tử bên A thay đổi từ 0 – 6 Xác suất nhiệt động học là số trạng thái vi mô có thể thực hiện được trong một trạng thái vĩ mô. !! ! BA NN N W = Định nghĩa 1: WKS ln. = K (hằng số Bolzmann) = KJ 023 /10.38,1 − 7 Trạng thái Số phân tử ở phần Xác suất nhiệt động học W Xác suất toán học A B 1 6 0 1 1/64 2 5 1 6 6/64 3 4 2 15 15/64 4 3 3 20 20/64 5 2 4 15 15/64 6 1 5 6 6/64 7 0 6 1 1/64 Tổng cộng 64 64/64 - Trạng thái cân bằng có W lớn nhất ( có max SS = ) hay gặp nhất Định nghĩa 2: T Q dS ∂ ≥ . >: quá trình bất thuận nghịch = : quá trình thuận nghịch. Nhận xét: - )/( 0 KJS - S là đại lượng có thể cộng được. - S sai khác nhau 1 hằng số (tích phân) - Hệ nhận nhiệt SdSQ ,00 >→>∂ của hệ tăng. Khi toả nhiệt SdSQ ,00 <→<∂ của hệ giảm. - S là 1 đại lượng đặc trưng cho mỗi độ hỗn loạn của các phân tử. b. Năng lượng tự do F - Đối với quá trình thuận nghịch: TdSQ =∂ - Theo nguyên lý I: 'AdUQ ∂+=∂ ; pdVAA −=−∂=∂ ' ; AQdU ∂+∂= Xét với quá trình đẳng nhiệt )0( =dT 8 pdVQdU −∂= dFdUTdSApdV −=−=∂= ' TSUF −= ][' UTSdA −=∂ TSFU += ][' TSUdA −−=∂ FA −∂=∂ ' Vậy: + Năng lượng tự do là một phần năng lượng của nội năng dùng để sinh ra công. Phần TS không sinh ra công gọi là năng lượng liên kết. c. Entanpi H: Là hàm chứa nhiệt. Nhờ nó ta dễ dàng tính được năng lượng trong các quá trình hoá học PVUH += ; VdPTdSdH += ; VdppdVdUdH ++= - Nếu trong quá trình đẳng áp: ppp QTdSdH )()()( ∂== II. Các quá trình không thuận nghịch và thuận nghịch Định nghĩa: “Một quá trình biến đổi từ trạng thái này sang trạng thái khác được gọi là thuận nghịch khi nó có thể tiến hành theo chiều ngược lại và trong quá trình ngược lại đó, hệ trải qua các trạng thái trung gian như trong quá trình thuận”. Quá trình không thuận nghịch là ngược lại. Thí dụ 1 (TN): - Dao động không ma sát của con lắc toán học - Quá trình giãn nở khí vô cùng chậm Thí dụ 2 (không TN): - Bình cô lập gồm 2 phần A và B, trong đó →> BA nn đẩy vách ngăn (thực hiện công) B A n n RTA ln= Khi 0=→= Ann BA Thí dụ 3 (không TN): Hai vật có BA TT > , khi tiếp xúc ↑↓ BA TT , , sau đó BA TT = (khi đã cân bằng thì không quay lại được). Trong tự nhiên, các quá trình không thuận nghịch xảy ra nhiều hơn thuận nghịch. III. Phát biểu nguyên lý II nhiệt động học Từ: T Q dS ∂ ≥ Đối với hệ cô lập: 0=∂Q 0 ≥∆→ S Cách I: “Tính trật tự của 1 hệ cô lập chỉ có thể giữ nguyên hoặc giảm dần”. 9 Cách II: “Không thể chế tạo được động cơ vĩnh cửu loại II”. (Thomson) Cách III: “Trong các hệ cô lập, chỉ những quá trình nào kéo theo (tăng) entropi mới có thể tự diễn biến; giới hạn tự diễn biến của chúng là trạng thái có max S ”. (Boltzmann) Cách IV: “Để tự nhiên, nhiệt sẽ truyền từ nóng → lạnh”. (Clausius) § 4. NGUYÊN LÝ THỨ II ÁP DỤNG VÀO HỆ THỐNG SỐNG I. Trạng thái đặc trưng của hệ thống sống - Khi áp dụng nguyên lý II vào hệ thống sống (đây là 1 quá trình không thuận nghịch) thì ↑S (độ trật tự ↓ ). Nhưng thực tế, cơ thể tạo ra các tổ chức có trật tự cao. Từ những phần tử nhỏ trật tự thấp mà cơ thể nhận được trong quá trình ăn uống và hô hấp, những đại phân tử có trật tự cao của các polime sinh học được tạo ra (như vậy ↓S ) - Vì nguyên lý II phát biểu cho hệ cô lập. Trong hệ cô lập các phản ứng hoá học, biến đổi trạng thái … bị giới hạn bởi số lượng vật chất. Qua 1 quá trình biến đổi, trạng thái cân bằng được thiết lập (không sinh ra công, các thông số ổn định, max SS = …). Trong khi đó, hệ thống sống do lượng vật chất và năng lượng đi vào đi ra nên hệ thống sống không có trạng thái cân bằng được. Tuy nhiên, hệ thống sống không phải được đặc trưng bằng trạng thái không cân bằng bất kỳ mà chỉ ở trạng thái tại đó các tính chất của hệ không thay đổi. Các thông số hoá lý như građisn, các đặc trưng động học … được bảo toàn (không thay đổi theo thời gian). Trạng thái đó là trạng thái dừng (trạng thái đặc trưng của hệ thống sống). So sánh Trạng thái cân bằng hoá học - Hệ kín, không có dòng vật chất ra vào - Năng lượng tự do 0=F (không có khả năng sinh công) - Tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch )( 21 constvv == - Tốc độ phản ứng phụ thuộc nồng độ ban đầu chất tham gia - Chất xúc tác không làm thay đổi tỉ lệ chất phản ứng. Trạng thái dừng - Hệ mở, có dòng vật chất vào hệ và thải ra các sản phẩm - 0≠= constF , vẫn có khả năng sinh ra công - Tốc độ phản ứng thuận > tốc độ phản ứng nghịch (do vật chất đưa vào và thải ra) )( 21 vv > - Tốc độ phản ứng không phụ thuộc nồng độ ban đầu, nhưng đáng kể là các nồng độ dừng liên tục được giữ nguyên do dòng vật chất mới. Chất xúc tác làm thay đổi nồng độ dừng Mô hình mô tả 2 quá trình: 10 [...]... 11 → Để duy trì sự tồn tại, hệ thống sống phải trao đổi vật chất và năng lượng với môi trường xung quanh Kết luận: Hệ thống sống cũng phải tuân theo nguyên lý tăng S (chết) Để chống lại sự tăng của S phải có chế độ ăn uống, luyện tập, thể thao… phù hợp để cơ thể khoẻ mạnh (giảm S) * Một số phương pháp nhiệt trị bệnh: - (Nga): Chẩn đoán bệnh bằng nhiệt độ, sống ở môi trường nhiệt độ thấp → tăng tuổi thọ... c Tác dụng quang động lực cụ thể (đối tượng chịu ảnh hưởng nhất) - Tác dụng quang động lực lên protein và acid nucleic - Tác dụng quang động lực lên dược chất - Tác dụng quang động lực lên hoạt động của cơ và hệ thống thần kinh - Tác dụng quang động lực lên cơ thể sinh vật d Tác dụng của tia tử ngoại lên các hệ thống sống có các giai đoạn - Giai đoạn tích cực: hấp thụ ánh sáng kích thích các phân tử... trạng thái dừng mới (khoá K2 cho mô hình tốc độ phản ứng hoá học) II Biến đổi S trong hệ thống sống dS = dS e + dS i + dS e : biến đổi S do tương tác với môi trường ngoài + dS i : biến đổi S bên trong cơ thể Hệ thống sống thực hiện quá trình không thuận nghịch nên dS i > 0 + dS e : có thể nhận những giá trị bất kỳ: > 0 ; < 0 ; = 0 với cơ thể sống, do quá trình tương tác với môi trường xung quanh (sử... Lambert – Bear - Trong trường hợp môi trường hấp thụ ánh sáng là loãng: ε là hệ số tắt của dung dịch) K = ε C → I = I 0 10 −εCx K = ε C (C là nồng độ, - Hệ số truyền qua: T = I I0 - Mật độ quang học: D = lg I0 1 = lg = lg 10εCx = εCx = D I T Đối với hệ dị thể như hệ sinh vật, mật độ quang học của hệ bằng tổng mật độ quang học của từng thành phần riêng rẽ theo công thức sau D = D1 + D2 + D3 + … + Dn... thuốc dạng nhộng (cảm biến nhiệt) khi vào cơ thể thông báo sự thay đổi nhiệt độ trong nội tạng - (Mỹ): phương pháp đông lạnh trong ni tơ lỏng (-196 0C) Dùng robot kích thước nano để hồi phục lại cơ thể trước khi rã đông để hồi phục các chức năng sinh lý - Đo thân nhiệt để xác định bệnh Sars - Ở BVĐHYD Huế dùng đốt nhiệt bằng sóng cao tần, tiêu diệt các khối u xơ trong gan - Đốt nhiệt bằng laser, vật lý... phân tử B phát quang Cắt nguồn kích thích thì A không hấp thụ, B không phát quang Như vậy có sự di chuyển năng lượng trong hệ thống sống Có 2 cơ chế di chuyển năng lượng: a Thuyết cộng hưởng về sự di chuyển năng lượng: - Phân tử bị kích thích (A) là 1 lưỡng cực dao động, ở đấy e − dao động với tần số xác định - Khi mức năng lượng của e − của phân tử B (không bị kích thích) trùng hay nằm thấp hơn 1 chút... 10 −4 − vài s) hvkt = hv pq + ∆E h c c =h + ∆E λkt λ pq λht max λ pq max λkt < λ pq λ III Sự di chuyển năng lượng trong hệ sinh vật - Năng lượng có thể được đưa vào cơ thể không phải chỉ bằng thức ăn mà được đưa vào qua sự tác dụng của lượng tử ánh sáng và bức xạ ion hoá - Hệ thống sống hấp thụ ánh sáng (năng lượng) ở một nơi, nhưng sử dụng năng lượng đó (lớn hơn năng lượng của quá trình chuyển hoá... ÷ 0,76 µm) Đ c v + n1 sin i1 = n2 sin i2 + n= T + Khi ánh sáng trắng đi qua 1 lăng kính → trên màn sẽ thu được hệ thống các vạch màu đỏ, da cam, lục, lam, chàm, tím gọi là phổ của ánh sáng b Các loại phổ: + Vật rắn, lỏng và chất khí bị nung nóng ở áp suất cao đều phát ra ánh sáng → qua hệ thống phân tích → có màu sắc phổ liên tục từ màu này qua màu khác → gọi là phổ liên tục + Các nguyên tử của khí... Tác dụng quang động lực xảy ra khi có sự tham gia liên hợp của các chất màu, ôxy với ánh sáng - Chất màu tham gia phản ứng ở trạng thái triplet (có khả năng lân quang) - Chất màu đóng vai trò xúc tác nên được tạo ra cuối phản ứng - Trong tác dụng quang động lực có sự di chuyển năng lượng từ chất màu đến cơ chất - Bằng con đường tác dụng quang động lực cơ chất bị ôxy hoá c Tác dụng quang động lực cụ thể... hiển vi huỳnh quang) b Tác dụng quang động lực Định nghĩa: “Là sự tổn thương không phục hồi một số chức năng sinh lý và cấu trúc của đối tượng sinh vật dưới tác dụng của ánh sáng với sự có mặt của ôxy và chất hoạt hoá” - Chất hoạt hoá (chất màu), đóng vai trò là chất xúc tác không thể thiếu, là động lực thúc đẩy sự tiến triển của phản ứng (là những chất có ái lực hoá học lớn với O2 ), chúng có cấu trúc . CHƯƠNG I NHIỆT ĐỘNG HỌC HỆ THỐNG SỐNG §1. CÁC KHÁI NIỆM MỞ ĐẦU I. Nhiệt động học hệ sinh vật và hướng nghiên cứu Nhiệt động học hệ sinh vật nghiên cứu hiệu ứng năng. xác định được U∆ §2. NGUYÊN LÝ I NHIỆT ĐỘNG HỌC I. Nguyên lý I nhiệt động học: Nguyên lý I nhiệt động học áp dụng định luật bảo toàn W vào các hệ nhiệt động học. Định luật bảo toàn và biến hóa. trong hệ thống sống. Cơ thể sống trong quá trình sinh trưởng và phát triển đều có sử dụng năng lượng vì vậy nhiệt động học hệ sinh vật là lĩnh vực cần được nghiên cứu. Đối tượng nghiên cứu của nhiệt