Inson metabolizmi va birinchi qonun

|
Inson metabolizmi va birinchi qonun
|
bet | 9/17 | Sana | 20.12.2023 | Hajmi | 1,77 Mb. | | #125401 |
Bog'liq Jovliyev SardorInson metabolizmi va birinchi qonun.
Insonlar va boshqa hayvonlar ish bajaradi. Qachonki inson yurganida, yugurganida yoki og`ir narsalarni ko`targanda ish bajariladi. Ish energiya talab etadi. Energiya shuningdek o`sish, yangi hujayralar hosil qilish va nobut bo`lgan eski hujayralar o`rnini to`ldirish uchun kerak bo`ladi. Energiya aylanish jarayonlari organizmda sodir bo`ladi va ular metabalizm sifatida talqin qilinadi.
Biz termodinamikaning birinchi qonuniga murojaat qilamiz1.
dU=Q-W
Organizmga inson tanasini misol qilishimiz mumkin. Ish W tananing turli xil faoliyatlarida bajariladi.
|
1.10. Velosipedchi ichki energiya olyapti.
|
Agarda bu tananing ichki energiyasida (va harorat) kamayishiga olib kelmasa, energiya yutuq berishi uchun ichki energiya oshirilishi kerak bo`ladi biroq tananing ichki energiyasiga tanadan oquvchi Q issiqlik orqali yutuq berilamydi. Odatda tanada muhitdagiga qaraganda yuqoriroq harorat bo`ladi. Shuning uchun ham odatda issiqlik tananing tashqi tomoni bo`ylab oqadi. Hattoki juda ham issiq kunlarda tana o`zining zaruriy jarayonlarni yaxshilash uchun bu issiqlikdan foydalanmaydi. Biz ish qilishimiz uchun qanday energiya manbai kerak bo`ladi. Ichki energiya asosan (kimyoviy potensial energiya oziq- ovqatdan olinadi (1.10- rasm). Yopiq sistemada ichki energiya bajarilgan ish yoki issiqlik oqishi natijasida o`zgaradi. Ochiq havoda masalan insonda ichki energiya sistemaning ichki yoki tashqi qismi bo`ylab oqadi. Qachonki biz ovqat iste`mol qilganimizda tanamizdagi umumiy ichki energiya U ni oshiradigan energiyani yig`amiz. Bu energiya asosan ish bajarishga sarflansa , issiqlik termodinamikanign birinchi qonuniga muvofiq tanadan oqadi. Metabolik miqdor shunday miqdorki bunda ichki energiya tana ichki qismi bo`ylab aylanadi. Bu odatda vattlarda yoki kkal/h larda aniqlanadi. Turli xil inson faoliyatlari uchun metobolik miqdorlar 1.4-rasmda (keyingi sahifaning yuqorisida) berilgan bo`lib u o`rtacha 65 kg lik insonlar uchun.
Sistemaning bir xolatdan ikkinchi holatga o‘tishidagi bajarilgan ish va issiqlik miqdori faqat boshlangich hamda oxirgi xolatlarga bog‘liq bo‘lmasdan, sistemaning birinchi xolatdan ikkinchi xolatga qanday usul bilan o‘tganligiga ham bog‘liq. Boshqacha so‘z bilan aytganda, sistemaning berilgan xolatini harakterlovchi aniq bajarilgan ish va issiqlik miqdori mavjud emas. Ichki energiya esa sistema xolatining funksiyasidir, ya’ni sistemaning har bir xolati aniq ichki energiya bilan harakterlanadi. Sistemaning istalgan xolatdagi ichki energiyasining qiymati sistema bu xolatga qanday usul bilan kelganligiga boglik emas. Demak, elementar jarayonda ichki energiyaning o‘zgarish jarayoni qanday yo‘l bilan sodir bo‘lganligiga bog‘liq emas.
Bajarilgan elementar ish va elementar issiqlik miqdori jarayon qanday yo‘l bilan sodir bo‘lganligiga bog‘liqdir. Shuning uchun ham dU - to‘la differensial bo‘lib, dQ va dA - to‘la differensial emas degan xulosaga kelish mumkin.
Ideal gazning issiqlik miqdori va sig‘imi. Berilgan jismning issiqlik sig‘imi deb, shu jism haroratini bir gradus oshirish uchun jismga berilishi zarur bo‘lgan issiqlik miqdoriga teng bo‘lgan fizik kattalikka aytiladi:
(1.11)
Jismning issiqik sig‘imi, avvalo, uning massasiga bog‘lik. Shuning uchun ham odatda, asosan, solishtirma issiqlik sig‘imi va molyar issiqlik sig‘imlari ko‘p ishlatiladi.
Bir jinsli moddaning birlik massasining issiqlik sig‘imi solishtirma issiqlik sig‘imi deb ataladi.
Bir mol jismning issiqlik sig‘imi molyar issiqlik sig‘imi deb ataladi. Moddaning molyar issiqlik sig‘imi C bilan, shu moddaning solishtirma issiqlik sig‘imi c orasida quyidagi munosabat mavjud:
S = s M (1.12)
Jism issiqlik sig‘imining kattaligi jismga qanday sharoitda issiqlik berilayotganiga bog‘liq. Masalan, agar gazga dQ issiqlik miqdori berilayotganida u kengayib borsa (tashqi kuchlarni engib ish bajaradi), gaz haroratining ortishi hajm o‘zgarmaydigan jarayondagiga nisbatan kam bo‘ladi.
Endi hajm uzgarmas bulgan sharoitda molyar issiqlik sig‘imi CV va bosim o‘zgarmas bo‘lgan sharoitda molyar issiqlik sig‘imi Sr bilan tanishib chikaylik. Bu issiqlik sig‘imlarini nazariy jihatdan gazning ichki energiyasi va bajarilgan ish ifodalari orqali xisoblash mumkin. Hajm o‘zgarmay qoladigan sharoit uchun molyar issiqlik sig‘imini quyidagicha ifodalash mumkin:
Xajm o‘zgarmas bo‘lganligi uchun dV = 0 va (1.4) ga asosan (1.10) munosabatni bir mo‘l ideal gaz uchun quyidagi ko‘rinishda yozish mumkin:
bundan
(1.13)
(1.13) formuladan ko‘rinadiki, CV ya’ni bir mol ideal gazning hajm o‘zgarmay qoladigan sharoitdagi issiqlik sig‘imi gaz ichki energiyasining ifodasidan harorat bo‘yicha olingan birinchi tartibli xosilasiga teng.
Bir mol ideal gazning ichki enegiyasi ga teng ekanligini etiborga olgan xolda, bu ifodani harorat bo‘yicha differensiallab, CV ni aniqlash mumkin:
(1.14)
(1.14) munosabatdan ko‘rinib turibdiki, ideal gazning hajmi o‘zgarmas bo‘lgan sharoitda molyar issiqlik sig‘imi gaz molekulalarining erkinlik darajasi orqali aniqlanib, gaz xolatini harakterlovchi parametrlarga bog‘liq emas ekan.
Bosim o‘zgarmas bo‘lgan sharoitda gazga berayotgan issiqlik miqdori gazning ichki energiyasining ortishiga va tashki kuchlarga karshi ish bajarishga sarf buladi. Termodinamika birinchi qonunining ifodalanib, bosim o‘zgarmas bo‘lgan sharoitda molyar issiqlik sig‘imini quyidagicha yozish mumkin.
(1.15)
(1.15) tenglikdan ko‘rinib turibdiki, gaz doimiysi R son jihatdan bosim o‘zgarmas bo‘lgan sharoitda 1 mol ideal gazning haroratini bir gradusga ko‘tarishda gazning tashqi kuchlarga qarshi bajargan ishiga teng ekan.
(1.15) formula bo‘yicha SV ning qiymati ni (1.14) munosabatga keltirib qo‘yib, Sr ni yana quyidagicha ifodalash mumkin:
(1.16)
Sr ning SV ga nisbatini orqali belgilab
(1.17)
ning qiymati hamma vaqt birdan katta va gazni tashkil etuvchi molekulalarning erkinlik darajalariga bog‘liqdir. Klassik nazariya asosida aniqlangan issiqlik sig‘imlari SV va Sr faqat gazni tashkil etuvchi molekulalarning erkinlik darajalariga bog‘liq, ya’ni barcha bir atomli gazlar bir xil SV va Sr ga ega. Ikkinchi tomondan (9.13) va (9.15) munosabatlardan ko‘rinadiki, issiqlik sig‘imlari klassik nazariyaga asosan haroratga bevosita bog‘liq bo‘lmasligi kerak. Tajribalarda olingan ma’lumotlar ko‘pchilik ayniqsa, bir atomli va ikki atomli gazlarning molyar issiqlik sig‘imlari ma’lum harorat intervalida nazariy xisoblash orqali aniqlangan qiymatlarga juda yaqin ekanligini ko‘rsatadi. Lekin murakkab molekulali gazlar uchun tajribada olingan natijalar nazariy jihatdan xisoblangan qiymatlardan farq qiladi.
|
| |