Тасымалдау құбылысы. Диффузия.
2. Мақсаты: Тасымалдау құбылысымен диффузияның физикалық мағынасын түсіндіру.
Дәріс жоспары:
1. Газдардағы тасымалдау құблысы.
2. Тасымалдау теңдеуі.
3. Газдардың диффузиясы.
3. Дәріс тезистері:
1. Газдардағы тасымалдау құблысы:Газ молекулалары ретсіз қозғалғанда бір-бірімен әрекеттесіп, белгілі бір аралыққа ығысады. Бұндай микроүдерістер не молекулалар зат массаларын тікелей тасымалдауына, не біртіндеп молекуладан молекулаға белгілі бір бағытта энергия және импулс беруге алып келеді.Молекулалардың ретсіз қозғалысынан болатын және бұл кезде зат массасының, кинетикалық энергия және импулстің берілуіне алып келетін құбылыстар тобын тасымалдау құбылысы деп атайды.Тасымалдау құбылысына: зат массасы, тасымалданатын – диффузия, кинетикалық энергия тасымалданатын –жылу өткізгіштік, импулс тасымалданатын – ішкі кедергі жатады.2. Тасымалдау теңдеуі:Молекулярлық-кинетичкалық теория негізінде жоғарыда аталған үш құбылысты сипаттайтын тасымалдаудың жалпы теңдеуін алуға болады. Молекулалардың ретсіз қозғалысы нәтижесінде берілген «S» ауданша арқылы кейбір физикалық шама тасымалдансын.Толқын ұзындығының орташа жүгіру ұзындығына (λ) тең арақашықтықта «S» ауданшаның екі жағына, жұқа қалыңдығы «l» (l«λ), әрқайсысының көлдемі « Sl» болатын тік бұрышты параллелепипед тұрғызайық. Егер молекулалардың концентрациясы «n»-ге тең болса, онда бөлініп алынған параллелепипедте «Sln» молекула болады. Ретсіз қозғалыстың нәтижесінде болатын барлық молекулалардың қозғалысын әрқайсысы координата өстерінің біреуінің бойымен немесе қарсы бағытта қозғалатын шартты түрде алты топ ретінде қарастыруға болады. Бұдан S» ауданшаға перпендикуляр бағытта «Sln/6» молекула қозғалатындығы байқалады. «1» жағдайдағы көлем «S» ауданшадан «λ» қашықтықта орналасқандықтан, бұл молекулалар оған соқтығыспай жетеді.Тура осындай «Sln/6» молекула саны «S» ауданшаға кері бағыттада жетеді.Әрбір молекула өзімен бірге кейбір «z» шамасын (масса, импулс, кинетикалық энергия), ал барлық молекулалар бөліп алынған көлемде: «Slzn/6» немесе «SlH/6», (мұндағы Н = nz – бірлік көлемде молекулалардың тасымалдайтын физикалық шамасы) тасымалдайды. Нәтижесінде «1» және «2» көлемдерден «S» ауданша арқылы «∆τ» уақыт ішінде физикалық шама тасымалданады: «∆τ» тасымалданатын уақытты анықтау үшін, барлық молекулалар бөліп алынған көлемдегі барлық молекулалар бірдей орташа (v) жылдамдықпен қозғалады деп қарастырған жөн.«S» ауданшаға жеткен «1» немесе «2» көлемдегі молекулалардың, оны қиып өту уақыты:Соңғы өрнектің екі жағын «∆τ» бөлгенде, бірлік уақыт ішінде тасымалданатын шаманың мәні аланыды:«Н» шамасының ұзындық бірлігіндегі өзгерісі, яғни dH/dx «Н» шамасының градиенті деп аталады.«Н» шамасының (Н1- Н2) — өзгерісі «2λ»-ға тең болғандықтан: немесе түрінде болады. Алынған теңдеуге уақыттың мәнін қойып және көбейткенде, «S» ауданша арқылы «∆t» уақыт ішінде тасымалданатын «Н» физикалық шаманың ағынын анықтаймыз:Бұл диффузияны, жылу өткізгіштікті және тұтқырлықты анықтауда қолданылатын тасымалдаудың жалпы теңдеуі.3. Газдардың диффузиясы:Егер кеңістікті толтырып тұрған газда, концентрациясы және парциалды тығыздығы кейбір «ОХ» өсі бойымен өзгеретін, яғни dρ/dx ≠0 басқа газ бар болса, онда «S» ауданша арқылы қарсы бағытпен салыстырғанда «ОХ»-қа перпендикуляр бір бағытта екінші газдың үлкен ағыны байқалады.Бұндай құбылысты диффузия деп атайды.Диффузияның жүруінің қажетті шарты, диффузияланатын заттың тығыздығы градиентінің болуы. Егер тасымалдау теңдеуіндегі «G»-дің орнына диффузияға қатысатын газдың «m» массасын, ал «Н» -тың орнына оның парциалдық «р» тығыздығын қойғанда, онда диффузия теңдеуі алынады: Диффузияға қатысатын газдың массасы: ауданша, диффузиялану уақыты, концентрация градиенті немесе тығыздығы, молекулалардың ретсіз қозғалысының орташа жылдамдығы және толқын ұзындығының орташа жүгіру ұзындығы көп болған сайын көп болады.Диффузия теңдеуі Фиктің «S»ауданшадан «∆t» уақыт ішінде тасымалданған газ массасының эмпирикалық теңдеуімен жақсы үйлеседі:мұндағы D — диффузия коэффициенті. Диффузия коэффициенттінің физикалық мағынасы:
4. Иллюстрациялы материалдар: Презентация, слайдтар.
5. Әдебиет:
1. Көшенов Б. Медициналық биофизика: оқулық – Алматы, 2008 ж.
2. Көшенов Б.Медициналық биофизикадан зертханалық жұмыстар: оқу-әдістемелік құрал.-2 бас.,өңделіп толықтырылған.- .-Алматы: Эверо, 2010
3. Сәтбаева Х.К., Өтепбергенов А.А., Нілдібаева Ж.Б. Адам физиологиясы. Алматы.: Дәуір, 2005 – 663 бет.
4. Канкожа М.К. Қозғыш ұлпалар физиологиясы. Алматы, 2004. – 78 бет.
Арызханов Б. Биологиялық физика, Алматы, 1990.
5. Әдіқасова ,-А.Ә. жалпы физика курсының семестрлік тапсырмалары:оқу құралы .-Алматы: Эверо, 2009.-112 бет
6. Физикалық тәжірбиелер ; жоғарғы оқу орындарының студенттеріне арналған құрал. – Алматы: Рауан ,1993.
7. Ү.А. Байзак, Қ.Ж. Құдабаев «Медициналық биофизика және медициналық техника бойынша лабораториялық практикум»
6. Қорытынды сұрақтары (кері байланысы):
1. Тасымалдау құбылысына не датады? 2. Диффузия деп қандай құбылысты айтады?