Download
mechanick vlastnosti koligativn vlastnosti a transportn jevy n.
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Mechanické vlastnosti, koligativní vlastnosti a transportní jevy PowerPoint Presentation
Download Presentation
Mechanické vlastnosti, koligativní vlastnosti a transportní jevy

Mechanické vlastnosti, koligativní vlastnosti a transportní jevy

258 Views Download Presentation
Download Presentation

Mechanické vlastnosti, koligativní vlastnosti a transportní jevy

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

  1. Mechanické vlastnosti, koligativní vlastnosti atransportní jevy Teze přednášky

  2. Mechanika • síla F = m . a [N][kg m s-2] • práce W = F . s . cosα[J][kg m2 s-2] W • výkon P = ---- [W][J s-1][kg m2 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 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 • Δl = --- . --- . F E S Ohyb trubice délky l o vnějším poloměru r1 a vnitřním poloměru r2 (fixované na obou koncích) silou F působící kolmo na střed l3 1 s = ------- . ----------- . F 12π E r14 – r24

  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 Δε f = -------- Δt • lineární funkce – NEWTONSKÉ kapaliny (pravé roztoky, čistá rozpouštědla) • nelineární funkce – NENEWTONSKÉ kapaliny (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 • paralelní zapojení – Voigtův prvek neumožňuje náhlé protažení • v organizmu kombinace obou prvků (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. 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 Voda je nejvíce zastoupenou sloučeninou v organizmu

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

  14. L E D „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 Vmax 4 oC - anomálie vody.

  15. 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 Výborná tepelná vodivost Vysoké skupenské teplo výparné 2,4 kJ mol-1 (37oC) Evaporace Anomálie vody FUNKCE 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) • SOLVATACE (HYDRATACE) obalování částic molekulami rozpouštědla (vody)

  18. ROZDĚLENÍ VODY • Dříve volná x vázaná • Nyní dle aktivity vody aw piw aw = ------------ piwo piw parciálnítenze vodních par nad potravinou piwo parciálnítenze vodních par nad čistou vodou

  19. ROZDĚLENÍ VODY • aw 0,0 - 0,2voda vicinální monomolekulární vrstva, nemá schopnost rozpouštědla, bez možnosti chemických reakcí 2. aw 0,2 - 0,7 voda vícevrstvá fyzikální sorpce na potravinu, převládají vodíkové vazby mezi vrstvami vody 3.aw 0,7 - 1,0 voda kondenzovaná voda volná získá se odpařením 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. • aw roste s teplotou 10 oC o 0,03-0,2 • Představuje dostupnost mikroorganismů k vodě z potraviny, tedy vztah ke údržnosti • Čerstvé maso 0,97 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 (po). Δ p = po . X2 X2 molární zlomek rozpuštěné látky 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 ΔTe = Ee . m Ee ebulioskopická konstanta m molární koncentrace [mol . m-3]

  23. KRYOSKOPIE • Bod tuhnutí roztoku je vždy nižší než čistého rozpouštědla ΔTk = Ek . m Ek 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] Vańt Hoffův vztah: π = R . T . c . i[Pa] c molární koncentrace[mol . m-3] iVańt 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 (π1 – π2) k– koeficient propustnosti S– celková plocha rozhraní π1 , π2– osmotické tlaky roztoků oddělených membránou

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

  27. OSMOTICKÝ TLAK • Roztoky hepertonické voda ven z buňky → svrašťování plazmorhyza (u rostlin plazmolýza) • Roztoky hypotonické 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)

  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 • 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.)

  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 dv F = η . S . ------- dx dv/dx gradient rychlosti podle vzdálenost dvou vrstev η dynamická viskozita [Pa.s] (kcP)

  32. Transport tepla • kondukcí (vedením) dT Q = λ . S . --------- 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. dn 1 J = ------ . ------ dt S S – celková plocha rozhraní 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 HUSTOTA DIFUZNÍHO TOKU [J] dt – časový interval, během kterého projde rozhraním množství látky dn

  35. dc J = - D . ------- dx D – difuzní koeficient [m2 . 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/) FICKŮV ZÁKONjednosměrná stacionární difuze D nabývá hodnot od 1 . 10-9 po 1 . 10-12 mikromolekuly makromolekuly

  36. Difuze • transport molekul rozpuštěné látky přes semipermeabilní membránu • Pro prostup neelektrolytů platí: J = - P . S . (c1 – c2) J látkový tok P permeabilita membrány c1 – c2 rozdíl koncentrací roztoků po stranách membrány S plocha