Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Mechanické vlastnosti, koligativní vlastnosti a transportní jevy Teze přednášky.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Mechanické vlastnosti, koligativní vlastnosti a transportní jevy Teze přednášky."— Transkript prezentace:

1 Mechanické vlastnosti, koligativní vlastnosti a transportní jevy Teze přednášky

2 Mechanika síla F = m. a [N] [kg m s -2 ] síla F = m. a [N] [kg m s -2 ] práce W = F. s. cos α [J] [kg m 2 s -2 ] práce W = F. s. cos α [J] [kg m 2 s -2 ] W výkon P = ---- [W] [J s -1 ] [kg m 2 s -3 ] výkon P = ---- [W] [J s -1 ] [kg m 2 s -3 ] t

3 Statické vlastnosti tkání a potravin pevnost – soudržnost proti vnější síle pružnost (elasticita) schopnost vrátit se po deformaci do původního stavu roztažlivost (distenzibilita) poddajnost vůči vnější síle tvárnost (plasticita) schopnost vlivem deformující síly měnit trvale tvar

4 ELASTICKÉ LÁTKY HOOKŮV zákon 1 ε = ---. σ ε = ---. σ E ε deformace E Youngův modul pružnosti σ působící napětí

5 Prodloužení tyče o délce l a průřezu S v podélné ose silou F 1 l 1 l Δl = F Δl = F E S E S Ohyb trubice délky l o vnějším poloměru r 1 a vnitřním poloměru r 2 (fixované na obou koncích) silou F působící kolmo na střed l 3 1 l 3 1 s = F s = F 12 π E r 1 4 – r π E r 1 4 – r 2 4

6 PLASTICKÉ LÁTKY Deformují se až po dosažení určité hodnoty deformující síly nebo napětí (síla/délka). Deformace je trvalá.

7 VISKÓZNÍ LÁTKY tekutiny u nichž rychlost deformace ε je funkcí síly f je funkcí síly f Δε Δε f = f = Δt Δt a)lineární funkce – NEWTONSKÉ kapaliny (pravé roztoky, čistá rozpouštědla) b)nelineární funkce – NENEWTONSKÉ kapaliny (koloidy) (koloidy)

8 Látky viskózně elastické deformace je funkcí působící síly i času současně skokový nástup konstantní síly vede k exponenciálnímu nárůstu i poklesu po ukončení působení síly k návratu do původního stavu je však potřeba zrušení deformace působením síly opačného směru tento děj se nazývá RELAXACE relaxační doba je poměr modulu pružnosti a dynamické viskozity Maxwellovy tekutiny (krev)

9 Maxwellův a Voigtův prvek elastické vlastnosti modelujeme jako pružinu viskózní vlastnosti modelujeme jako píst ve válci s obsahem tekutiny sériové zapojení – Maxwellův prvek rychlé působení síly vede možnosti reversibilního návratu, delší působení síly vede k deformaci rychlé působení síly vede možnosti reversibilního návratu, delší působení síly vede k deformaci paralelní zapojení – Voigtův prvek neumožňuje náhlé protažení neumožňuje náhlé protažení v organizmu kombinace obou prvků (sval a jeho úpony) (sval a jeho úpony)

10 V O D A Biofyzikální vlastnosti znamenají možnost života na Zemi. Ztráta 10 % vody u hospodářských zvířat představuje vážné poruchy, ztráta 25 % smrt.

11 Voda je nejvíce zastoupenou sloučeninou v organizmu Krev 93 % Ledviny 83 % Srdce, plíce 79 % Svalovina 76 % Mozek 70 % Skelet 22 % Zubní sklovina 0,2 % S věkem obsah vody klesá z 80 % při narození na 50 % ve stáří na 50 % ve stáří

12 Silně polární struktura Parciální náboje Vodíkové vazby (můstky) E ~ 8 – 40 kJ mol -1 E ~ 8 – 40 kJ mol -1 asociace (shlukování) molekul asociace (shlukování) molekul Polární rozpouštědlo H O 104,5 o σ σ + -

13 KAPALNÁ VODA USPOŘÁDÁNÍ DO „CLUSTERS“ Molekuly vzájemně asociují, střídají se oblasti organizované s neorganizovanými a se samostatnými molekulami Molekuly se mohou zasouvat do sebe Různé energie H můstků v závislosti na prostorovém uspořádání jednotlivých clusters Paměť molekul (transport informace, homeopatika) homeopatika)

14 „ VURTZITOVÁ“ struktura Každá molekula vody přitahuje 4 další molekuly. Molekuly vytvářejí pravidelný tetraedr krystalů ledu. Vodíkové můstky mají stejnou energii v závislosti na teplotě. Pravidelné vzdálenosti vedou k zvětšení objemu V max 4 o C - anomálie vody. L E D

15 FUNKCE VODY Univerzální rozpouštědlo Prostředí pro fyzikální (osmóza) a chemické (hydrolýza) procesy Strukturální (uspořádání membrán) Transportní (plynů, živin, tepla) Termoregulační Velké specifické teplo 4,2 kJ mol -1 → akumulace tepla 4,2 kJ mol -1 → akumulace tepla Výborná tepelná vodivost Vysoké skupenské teplo výparné 2,4 kJ mol -1 (37 o C) Evaporace Anomálie vody

16 ROZPOUŠTĚNÍ Kapaliny mají schopnost rozrušovat vzájemné interakce částic pevných látek nebo jiných kapalin a uvolněné částice rovnoměrně rozptylovat (snaha o dosažení rovnovážného stavu). ROZPUSTNOST je stavová veličina představující kvantitativní míru rozpouštění NASYCENÝ ROZTOK je rovnovážná soustava, kdy za dané teploty se přidávaná látka přestává rozpouštět a vytváří samostatnou fázi.

17 DISOCIACE – rozpad na menší části – ionty (disociační konstanta) ASOCIACE – spojování částic (H můstky) (H můstky) SOLVATACE (HYDRATACE) obalování částic molekulami rozpouštědla (vody)

18 ROZDĚLENÍ VODY Dříve volná x vázaná Nyní dle aktivity vody a w p iw p iw a w = a w = p iw o p iw o p iw parciální tenze vodních par nad potravinou p iw o parciální tenze vodních par nad čistou vodou

19 ROZDĚLENÍ VODY 1.a w 0,0 - 0,2 voda vicinální monomolekulární vrstva, nemá schopnost rozpouštědla, bez možnosti chemických reakcí monomolekulární vrstva, nemá schopnost rozpouštědla, bez možnosti chemických reakcí 2. a w 0,2 - 0,7 voda vícevrstvá fyzikální sorpce na potravinu, převládají vodíkové vazby mezi vrstvami vody fyzikální sorpce na potravinu, převládají vodíkové vazby mezi vrstvami vody 3. a w 0,7 - 1,0 voda kondenzovaná voda volná získá se odpařením voda volná získá se odpařením voda zachycená získá se lisováním voda zachycená získá se lisováním

20 Všechny interakce vody v potravinách vedou k poklesu entropie, tedy k nárustu organizovanosti představované terciární a kvartérní strukturou koloidů. a w roste s teplotou 10 o C o 0,03-0,2 a w roste s teplotou 10 o C o 0,03-0,2 Představuje dostupnost mikroorganismů Představuje dostupnost mikroorganismů k vodě z potraviny, tedy vztah ke údržnosti k vodě z potraviny, tedy vztah ke údržnosti Čerstvé maso 0,97 uzenina 0,82 – 0,85 uzenina 0,82 – 0,85

21 KOLIGATIVNÍ VLASTNOSTI SOUVISÍ S POČTEM ČÁSTIC V ROZTOKU, JEJICHŽ VLASTNOSTI SE LIŠÍ OD VLASTNOSTÍ ČISTÝCH SLOŽEK Raultův zákon: Tenze par rozpouštědla nad roztokem je za stejných podmínek vždy nižší než nad čistým rozpoštědlem (p o ). Tenze par rozpouštědla nad roztokem je za stejných podmínek vždy nižší než nad čistým rozpoštědlem (p o ). Δ p = p o. X 2 Δ p = p o. X 2 X 2 molární zlomek rozpuštěné látky podíl počtu částic rozpuštěné látky vůči součtu počtu částic rozpuštěné látky a počtu částic rozpouštědla podíl počtu částic rozpuštěné látky vůči součtu počtu částic rozpuštěné látky a počtu částic rozpouštědla

22 EBULIOSKOPIE Bod varu roztoku je vždy vyšší než bod varu čistého rozpouštědla ΔT e = E e. m ΔT e = E e. m E e ebulioskopická konstanta m molární koncentrace [mol. m -3 ] m molární koncentrace [mol. m -3 ]

23 KRYOSKOPIE Bod tuhnutí roztoku je vždy nižší než čistého rozpouštědla ΔT k = E k. m ΔT k = E k. m E k kryoskopická konstanta m molární koncentrace [mol. m -3 ]

24 OSMOTICKÝ TLAK π Je výsledkem snahy koncentrovaného roztoku po zředění (vyrovnání koncentračního gradientu) Hydrostatický tlak: p = h. ρ. g [Pa] p = h. ρ. g [Pa] Vańt Hoffův vztah: Vańt Hoffův vztah: π = R. T. c. i [Pa] π = R. T. c. i [Pa] c molární koncentrace [mol. m -3 ] i Vańt Hoffův opravný koeficient Pro neelektrolyty = 1 Pro elektrolyty počtu vzniklých iontů Osmolarita [mosmol. l -1 ] Osmolalita [mosmol. kg -1 rozpouštědla]

25 OSMÓZA – TOK ROZPOUŠTĚDLA Představuje transport hmoty látkový tok J = k. S ( π 1 – π 2 ) látkový tok J = k. S ( π 1 – π 2 ) k – koeficient propustnosti S – celková plocha rozhraní π 1, π 2 – osmotické tlaky roztoků oddělených membránou

26 TYPY ROZTOKŮ izotonický – stejný osmotický tlak hypotonický x hypertonický nižší osmotický tlak vyšší osmotický tlak nižší osmotický tlak vyšší osmotický tlak směr pohybu molekul rozpouštědla

27 OSMOTICKÝ TLAK Roztoky hepertonické voda ven z buňky → svra š ťov á n í plazmorhyza voda ven z buňky → svra š ťov á n í plazmorhyza (u rostlin plazmolýza) (u rostlin plazmolýza) Roztoky hypotonické voda do buňky, zvětšení objemu plazmoptýza, haemolýza voda do buňky, zvětšení objemu plazmoptýza, haemolýza Roztoky isotonické pro krev π = 0,74 MPa 0,9 % NaCl (0,155 mol.l -1 ) nebo 5 % glukóza (0,31 mol.l -1 ) 0,9 % NaCl (0,155 mol.l -1 ) nebo 5 % glukóza (0,31 mol.l -1 )

28 ONKOTICKÝ TLAK Týká se koloidů má v plazmě menší význam než osmotický tlak solí, působí proti hydrostatickému tlaku krve v končetinách, a proto má význam v tkáňové cirkulaci – zamezuje hromadění vody ve tkáních má v plazmě menší význam než osmotický tlak solí, působí proti hydrostatickému tlaku krve v končetinách, a proto má význam v tkáňové cirkulaci – zamezuje hromadění vody ve tkáních Hypoproteinemie plazmy vede k otokům

29 ONKOTICKÝ TLAK Schopnost potravin vázat přidanou vodu 1 g albuminu či globulinu váže 1,3 g vody 1 g škrobu váže 0,8 g vody (solení, prátování atd.) (solení, prátování atd.)

30 Transportní jevy viskozita transport hybnosti vedení tepla transport energie difuze, osmóza transport hmoty Transp.vel. = - K. Plocha. Gradient

31 Viskozita – transport hybnosti F. t Viskozita – transport hybnosti F. t dv dv F = η. S F = η. S dx dx dv/dx gradient rychlosti podle vzdálenost dvou vrstev vzdálenost dvou vrstev η dynamická viskozita [Pa.s] (kcP) η dynamická viskozita [Pa.s] (kcP)

32 Transport tepla kondukcí (vedením) dT dT Q = λ. S dx dx λ koeficient přestupu tepla dt/dx gradient teploty podle vzdálenosti S plocha

33 Transport hmoty DIFUZE Rotpuštěná látka přechází z místa o vyšší koncentraci na místo o nižší koncentraci nevyžaduje energii (pasivní transport) cílem je dosažení rovnovážného stavu částice se pohybují neuspořádáným tepelným pohybem v plynech a kapalinách probíhá rychle v pevných látkách pomalu

34 HUSTOTA DIFUZNÍHO TOKU [J] dn 1 dn 1 J = dt S S – celková plocha rozhraní J [mol. s -1. m -2 ] J [mol. s -1. m -2 ] počet molů dn, které projdou za čas dt jednotkovou plochou S = množství látky,vyjádřené počtem molů dn, které projde za sekundu jednotkovou plochou rozhraní dt – časový interval, během kterého projde rozhraním množství látky dn

35 1.FICKŮV ZÁKON jednosměrná stacionární difuze dc dc J = - D dx dx D – difuzní koeficient [m 2. s -1 ] c – koncentrace x – souřadnice polohy na ose x mínus – koncentrace ve směru osy x klesá vyrovnává zápornou hodnotu poklesu koncentrace na kladnou hodnotu látkového toku 1. Fickův zákon: Hustota difuzního toku J je přímo úměrná koncentračnímu gradientu dc/dx (platí pro jednosměrnou difuzi ve směru osy x; gradient se nemění v čase/iontová pumpa/) D nabývá hodnot od po mikromolekuly makromolekuly

36 Difuze transport molekul rozpuštěné látky přes semipermeabilní membránu Pro prostup neelektrolytů platí: J = - P. S. (c 1 – c 2 ) J = - P. S. (c 1 – c 2 ) J látkový tok J látkový tok P permeabilita membrány P permeabilita membrány c 1 – c 2 rozdíl koncentrací roztoků po c 1 – c 2 rozdíl koncentrací roztoků po stranách membrány stranách membrány S plocha S plocha


Stáhnout ppt "Mechanické vlastnosti, koligativní vlastnosti a transportní jevy Teze přednášky."

Podobné prezentace


Reklamy Google