- •1. Предмет термодинамики. Понятие термодинамической системы. Виды термодинамических систем. Внутренняя энергия термодинамической системы. Внутренняя энергия идеального газа, формула для ее расчета.
- •2. Первое начало термодинамики для изолированной и закрытой термодинамических систем (формулировки, уравнения, правило знаков). Применение первого начала термодинамики к изопроцессам в газах.
- •4. Источники свободной энергии и виды работы, совершаемой в организме. Формулы для расчета различных видов работы. Коэффициент полезного действия животного организма.
- •9. Второе начало термодинамики для изолированных систем. Термодинамическое равновесие. Научное и практическое значение второго начала термодинамики.
- •10. Формулировка второго начала тд для биологических (открытых) систем в трактовке Пригожина. Продукция энтропии и поток энтропии. Стационарные состояния. Теорема Пригожина.
- •12) Концентрационный элемент Нернста. Уравнение Нернста. Необходимые и достаточные условия биоэлектрогенеза.
- •13) Потенциал покоя (пп), механизм его возникновения. Расчёт разности потенциалов на мембране, уравнения Нернста и Гольдмана, их ограничения. Роль k-Na насоса в возникновении пп.
- •14) Потенциал действия (пд), его графическое изображение. Фазы пд, ионные токи и состояние ионных каналов во время различных фаз пд.
- •15.Роль ионных каналов в биоэлектрогенезе. Виды ионных каналов, их строение. Состояние ионных каналов во время существования потенциала покоя и во время развития пд мышечных и миокардиальных клеток.
- •16. Понятие возбудимости и возбуждения. Реакция возбудимых и невозбудимых мембран на раздражитель. Критический уровень мембранного потенциала. Пороговый раздражитель. Закон «все или ничего».
- •17. Рефрактерность. Фазы рефрактерности.
- •19. Сальтаторное проведение возбуждения по миелинизированным волокнам.
- •20. Синаптическая передача возбуждения: электрический и химический способ передачи. Схема синапса с химической передачей сигнала основные этапы передачи сигнала в таких синапсах
- •21.Особенности структуры миокарда. Мембранные потенциалы типичных и атипичных миокардиальных волокон.
- •22.Распространение возбуждения по миокарду. Проводящая система миокарда. Интегральный электрический вектор сердца.
- •23.Биофизические основы электрокардиографии. Типичная электрокардиограмма. Экг – отведения как проекции иэвс на координатные оси.
- •25) Линейная и объемная скорости движения жидкости. Соотношение между ними. Уравнение неразрывности струи. Его применение к кровеносной системе человека.
- •26. Вязкость жидкости (внутреннее трение). Зависимость вязкости от температуры. Формула Ньютона, Ньютоновские и неньютоновские жидкости. Способы определения вязкости.
- •27.Лабораторная работа: «Определение коэффициента вязкости жидкости по методу Стокса». Цели лабораторной работы, теоретические основы, описание метода, расчетные формулы.
- •28. Ламинарное и турбулентное течение жидкости. Число Рейнольдса. Критическая скорость.
- •30. Закон Бернулли для установления течения идеальной жидкости, его практическое значение и применение к кровеносной системе.
- •31. Уравнение Пуазейля, его применение для анализа системы кровообращения. Гемодинамическое сопротивление и падения давления в различных отделах сердечно-сосудистой системы.
- •32.Расчет работы сердца. Статический и динамический компоненты работы сердца, расчетные формулы. Их соотношение в покое и при физической нагрузке.
- •33. Артерии эластического типа, их роль в системе кровообращения. Биофизические особенности аорты. Пульсовая волна, причины ее возникновения, скорость распространения.
- •34. Биофизические особенности артериол большого круга кровообращения. Роль капилляров в сердечно-сосудистой системе. Роль вен в системе кровообращения.
- •36. Объективные (физические) характеристики звука. Субъективные характеристики звука и их связь с объективными характеристиками. Закон Вебера-Фехнера.
- •37. Ультразвук. Способы получения ультразвука. Основные свойства ультразвука. Физические процессы, возникающие в биологических объектахпод воздействием ультразвука. Применение ультразвука в медицине.
- •38. Оптическая система глаза. Рецепторный аппарат глаза человека. Биофизический механизм восприятия света фоторецепторами, зрительные пигменты палочек и колбочек. Механизм цветового зрения.
- •40.Шкала электромагнитных волн. Радиоволны и и способы их получения. Зоны сформировавшейся и несформировавшейся волны. Перенос энергии электромагнитными волнами. Понятие потока и интенсивности
- •41.Основные виды воздействия радиоволн на организм человека.
- •42. Раздражающее действие радиоволн низкой частоты. Биофизические механизмы электротравмы.
- •43.Тепловое действие высокочастотных радиоволн. Использование теплового эффекта в физиотерапии( диатермия, увч-терапия, индуктотермия, микроволновая терапия). Формулы теплового эффекта
- •44.Нетепловое(специфическое) действие радиоволн. Основные принципы защиты от электромагнитных полей.
- •45. Радиоактивность. Ядерные реакции. Строение ядра. Понятие о ядерных силах. Энергия связи. Стабильные и радиоактивные изотопы.
- •46.Типы радиоактивного распада. Превращение атомных ядер при распаде. Возникновение гамма-излучения
- •48. Лабораторная работа «Определение активности абсолютным и относительным методами». Цели лабораторной работы, теоретические основы, описание метода, расчетные формулы.
- •49.Закон радиоактивного распада в интегральной форме. Период полураспада.
- •50.Понятие о ядерных реакциях эффективное сечение ядерной реакции. Наведанная радиоактивность
- •51. Виды ионизирующих излучений энергия частиц и квантов единицы ее измерения. Ионизирующая способность различных ионизирующих излучений. Линейная плотность ионизации
- •52. Свойства альфа и бета частиц . Удельная ионизация проникающая способность. Рассеяние бета частиц. Принципы защиты от альфа и бета частиц
- •56. Лабораторная работа «Изучение закона поглощения рентгеновского излучения веществом (Закон Бугера)». Цели лабораторной работы, теоретические основы, описание метода, расчетные формулы.
- •57. Основные процессы взаимодействия нейтронов с ядрами. Свойства быстрых и медленных нейтронов, особенности их биологического воздействия.
- •58.Доза ионизирующего излучения. Мощность дозы. Экспозиционная доза. Эквивалентная доза. Коэффициент качества. Предельно допустимые дозы. Предельно допустимая мощность дозы.
30. Закон Бернулли для установления течения идеальной жидкости, его практическое значение и применение к кровеносной системе.
Уравнение (теорема) Бернулли:
В потоке идеальной жидкости сумма статического, гидростатического и гидродинамического давлений есть величина постоянная.
– внешнее статическое давление
- давление силы тяжести жидкости, или гидростатическое давление
- давление, создаваемое вследствие движения жидкости
Для горизонтального течения жидкости, когда =const
Практическое значение и применение: позволяет рассчитать, что при нормальном кровообращении динамическое давление крови составляет всего 1%~3% от полного. Например, в аорте линейная скорость крови около 0,7 метра в секунду, откуда
(плотность крови ~ 1000 кг.м -3 ). Полное давление крови в аорте (среднее) около 120 мм рт. ст. Учитывая, что 1 мм рт. ст. = 133 паскаля, получаем, что полное давление равно 16.103 Па, то есть Рдинамич ~ 1,5%. Однако, при усиленной физической нагрузке, а также при некоторых заболеваниях динамическое давление заметно возрастает, и его необходимо учитывать.
31. Уравнение Пуазейля, его применение для анализа системы кровообращения. Гемодинамическое сопротивление и падения давления в различных отделах сердечно-сосудистой системы.
Вязкость крови оказывает существенное влияние на кровяное давление(КД).. Эта сила, с которой движущаяся кровь воздействует на единицу площади стенки кровеносного сосуда. Анализ факторов, определяющих КД, стоит проводить, исходя из уравнения Пуазейля:
Q= ∆p;
-вязкость крови; для нескольких сосудов: Q=n ∆p n-число сосудов.
При анализе факторов, от которых зависит КД, уравнение Пуазейля имеет сходство с законом Ома, смысловое сходство. Это сходство позволяет моделировать кровообращение при помощи электрических цепей. Это оказалось весьма плодотворным при создании аппаратов искусственного кровообращения. Анализ уравнения Пуазейля относительно ∆р, свидетельствует, что КД зависит от объемной скорости кровотока, от массы циркулирующей крови и от сократительной деятельности миокарда. Еще более выраженное влияние на динамику КД оказывает гемодинамическое сопротивление. В крупных и средних артериях КД неодинаково в систолу и диастолу. Принято различать систолическое(максимальное) и диастолическое(минимальное)КД, а также пульсовое давление, равное разности их составляющей в БКК (40 мм. рт. ст.). В МКК около 10-20 мм. рт. ст. В капилярях БКК КД падает. В предсердиях КД имеет отрицательное давление.
Гемодинамическое сопротивление (общее периферическое сопротивление сосудов (ОПСС)) –величина, отображающая сопротивление сосудистого русла кровотоку, включая все факторы, от которых он зависит.
= ;
ГС аорта и крупные артерии-19%; артериолы-50%; каппиляры-25%; вены-4%; прочее-3%.
32.Расчет работы сердца. Статический и динамический компоненты работы сердца, расчетные формулы. Их соотношение в покое и при физической нагрузке.
Расчет работы сердца.
Механическая работа, совершаемая сердцем, развивается за счет сократительной деятельности миокарда. Вслед за распространением возбуждения происходит сокращение миокардиальных волокон.
Работа, совершаемая сердцем, затрачивается, во-первых, на выталкивание крови в магистральные артериальные сосуды
против сил давления и, во-вторых, на придание крови кинетической энергии. Первый компонент работы называется статическим (потенциальным), а второй — кинетическим.
Статический и динамический компоненты работы сердца.
Статический компонент работы сердца вычисляется по формуле Аст=рcpVc,
где рср — среднее давление крови в соответствующем магистральном сосуде (аорте — для левого желудочка, легочном артериальном стволе — для правого желудочка). Vc – систолический объем.
Поскольку изменение КД в артериях является сложной периодической функцией,
среднее давление равно не полу сумме максимального (систолического) и минимального (диастолического) давлений, а среднему из бесконечно малых изменений давления от максимального до минимального в течение одного сердечного цикла. Среднее давление определяется по формуле:
В отличие от систолического и диастолического давлений, изменяющихся в довольно широких пределах, рср характеризуется постоянством. И. П. Павлов относил его к гомеостатическим константам организма.
Величина рср в большом круге кровообращения составляет приблизительно 100 мм рт. ст. (13,3 кПа). В малом круге рср = 15 мм рт. ст. (2 кПа), т. е. примерно в 6 раз меньше, чем в большом. Поскольку Vc обоих желудочков одинаков, а давление, против которого они совершают работу, имеет шестикратное различие, то и статический компонент работы левого желудочка приблизительно в 6 раз больше:
Aст левого желудочка = 13,3.103 Па . 70.10-6 м3 = 0,9 Дж;
Аст правого желудочка ~ 0,15 Дж. В этих расчетах Vc принят равным 70 мл.
Кинетический(динамический) компонент работы сердца определяется по формуле:
ρ - плотность крови (примерно 103 кг. м-3);
v - Скорость кровотока в магистральном артериальном стволе (в среднем 0,7 м.с-1).
Следовательно, Аk = 103 кг. м-3. 70.10-6 м3. 0,49 м2. c-2 / 2= = 0,02 Дж.
В целом работа левого желудочка за одно сокращение в условиях покоя составляет около 1 Дж, а правого — менее 0,2 Дж,
причем статический компонент доминирует, достигая 98% всей работы, тогда как на долю кинетического компонента
приходится всего 2%. Средняя мощность миокарда поддерживается на уровне 1 Вт.
При физической работе и эмоциях, повышается КД в магистральных сосудах, и увеличивается Vс, но в еще большей
степени возрастает скорость кровотока. Следовательно, при физических и психологических нагрузках вклад
кинетического компонента в работу сердца может достигать до 30% всей работы, а средняя мощность возрастает до 8 Вт.
При выполнении тяжелой физической работы тренированным человеком его рср достигает 16 кПа, Vc = 200 мл, и V = 3 м.с-1.
Тогда работа левого желудочка достигает А = 16.103. 200. 10-6 +1.103. 200.10-6. 9 = 3,2 + 0,9 = 4,1 Дж.
Средняя мощность возрастает до 8,2 Вт.