Министерство сельского хозяйства российской федерации федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования ставропольский государственный аграрный университет хащенко А.

Скачать 1.44 Mb.

Название	Министерство сельского хозяйства российской федерации федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования ставропольский государственный аграрный университет хащенко А.
страница	7/11
Дата публикации	22.07.2013
Размер	1.44 Mb.
Тип	Учебное пособие

100-bal.ru > Физика > Учебное пособие

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

6.5

Современные методы лечения теплом могут быть разделены на три большие группы: 1) контактное приложение нагретых сред; 2) свето-тепловое облучение и 3) использование теплоты, образующейся в тканях при прохождении высокочастотного электрического тока.

Остановимся на использовании нагретых сред. Для теплолечения выбираются среды, позволяющие создать в них значительный запас теплоты. Эта теплота затем должна медленно и постепенно передаваться организму во все время процедуры. Для этого среда должна иметь возможно высокую теплоемкость и сравнительно низкие теплопроводность и конвекционную способности. Для теплолечения в основном применяют следующие среды: воздух, воду, торф, лечебные грязи и парафин.

Воздух при тепловых процедурах применяется в форме местных суховоздушных ванн. Вода при тепловых процедурах применяется в виде общих и местных ванн, температура которых доходит до

. Торф и лечебные грязи обладают не только тепловым, но и биохимическим действием за счет всасывания из них некоторых веществ через кожу. Тепловые свойства этих сред близки к воде, но отсутствие конвекции создает значительную разницу в температуре слоя, непосредственно прилегающего к коже, который быстрее охлаждается, и слоев, находящихся на некотором расстоянии. В связи с этим торф и грязь предварительно нагревают до более высокой температуры

. Весьма распространенной местной тепловой процедурой является аппликация парафина. Расплавленный и нагретый до температуры

парафин с помощью кисти наносят толстым слоем на поверхность, которую затем укутывают одеялом. Для тепловых процедур применяют также песок и глину, тепловые свойства и способ применения которых близки к таковым торфа или грязи.

В лечебной практике применяется также местное охлаждение, достигаемое путем приложения резиновых пузырей с измельченным льдом. В процессе постепенного плавления лед оказывает длительное охлаждающее действие.
Вопросы для самоконтроля.

1. Что изучает термодинамика?

2. Что такое термодинамическая система? Какие бывают типы термодинамических систем?

3. Что такое равновесное состояние термодинамической системы?

4. Что такое термодинамический процесс? Какие процессы являются циклическими, обратимыми и необратимыми?

5. Что такое внутренняя энергия?

6. Что такое энтропия? Что она характеризует?

7. Как изменяется энтропия при обратимых и необратимых процессах?

8. Сформулируйте первое начало термодинамики.

9. Сформулируйте второе начало термодинамики.

10. Напишите формулу Пригожина и дайте ей объяснение.

11. Опишите стационарное состояние живого организма при помощи энтропии, дайте объяснение.

12. Как изменяется энтропия при патологических процессах и гибели организма.

13. Для чего организму необходимо питание?

14. На каком основании выделенное организмом тепло разделяется на первичное и вторичное.

15. Сформулируйте уравнение энергетического баланса живого организма.

16. Расскажите об экспериментальной проверке уравнения теплового баланса живого организма.

17. Сформулируйте закон Гесса. Что определяют с его помощью?

18. Дайте определение теплопродукции.

19. Дайте определение удельной теплопродукции.

20. Как изменяется теплопродукция с изменением массы животных?

21. За счет чего различается теплопродукция животных?

22. Дайте определение теплопроводности.

23. Сформулируйте закон Фурье.

24. Укажите физический смысл коэффициента теплопроводности.

25. Расскажите о теплопроводности тканей организма.

26. Дайте определение конвекции.

27. Укажите формулу для расчета количества теплоты, передаваемого от поверхности среде при конвекции.

28. Укажите физический смысл коэффициента теплоотдачи при конвекции.

29. Расскажите о изменении процесса конвекции при жаркой погоде.

30. В каком случае возможен перегрев тела?

31. Что такое парообразование? Что такое испарение?

32. Как и почему изменяется температура испаряющейся жидкости?

33. Где в живом организме происходит испарение?

34. Дайте определение удельной теплоты парообразования.

35. Как зависит потоотделение от температуры и влажности окружающей среды?

36. Почему теплопотери при испарении в живых организмах не линейно зависят от температуры?

37. Как происходит теплообмен с помощью излучения?

38. Сформулируйте закон Вина.

39. Сформулируйте закон Стефана – Больцмана для живого организма.

40. Что такое люминесценция? Что такое биохемилюминесценция?

41. Сформулируйте закон Тарусова - Журавлева.

42. От чего зависит количественное соотношение между различными видами теплопотерь живого организма?

43. Расскажите о методах применения нагретых тел с лечебной целью.
Задачи для самостоятельного решения.

28. Найдите прирост энтропии, если 25 кДж теплоты перешло от тела с

к телу с

.

29. Ежедневно с потребляемой пищей работник физического труда получает около 17 МДж. В течение дня он выполняет работу 10 МДж. Какая доля получаемой с пищей энергии превращается в полезную работу?

30. Каково полное количество теплоты, выделяемое человеком за сутки, если масса человека 70 кг и удельная теплопродукция человеческого тела равна 1,6

?

31. Определить коэффициент теплопроводности мышечной ткани животного, если за 10 минут через 1 дм² ее поверхности прошло 680 Дж теплоты? Толщина ткани 1 см, изменение температуры на этом расстоянии 20 ⁰С.

32. Какое количество теплоты затрачивает человек на испарение пота, если за сутки он выделяет 0,5 л пота? Удельная теплота парообразования воды 2250 кДж/кг.

33. Каково полное количество теплоты, выделяемое человеком за сутки, если масса человека 70 кг и удельная теплопродукция человеческого тела равна 1,6

?

34. На какую длину волны приходится максимум излучения абсолютно черного тела, имеющего температуру, равную температуре человеческого тела?

35. Вычислить энергию, теряемую человеком ежесекундно при теплообмене лучеиспусканием (и поглощением) с окружающей средой. Рассмотрим два случая: а) раздетый человек; б) человек, одетый в костюм из шерстяной ткани. Принять коэффициент поглощения кожи человека ε₁=0,9, шерстяной ткани ε₂=0,76. Температура поверхности кожи 30 ⁰С, поверхности ткани 20 ⁰С и окружающего воздуха 18 ⁰С. Площадь поверхности, через которую осуществляется теплообмен лучистой энергии с окружающей средой, считать равной 1,2 м².
ЛЕКЦИЯ 7

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЕ И ПЕРЕМЕННОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОЛЯ И ИХ ДЕЙСТВИЕ НА ЖИВОЙ ОРГАНИЗМ.

План

7.1 Электрическое поле и его характеристики.

7.2 Электрическое поле млекопитающего. Трибозаряды.

7.3 Проводники и диэлектрики в электрическом поле.

7.4 Действие электростатического поля на живой организм.

7.5 Переменное электрическое поле и его действие на живой организм.

7.1

Существует ряд явлений, которые удается объяснить лишь исходя из представлений о существовании в природе электрических зарядов и законов их взаимодействия.

Наличие электрического заряда проявляется в отталкивании или притяжении заряженных тел. Такое взаимодействие назвали электростатическим. Электрический заряд – это мера электростатического взаимодействия. Основной единицей измерения заряда в СИ является кулон.

Явление приобретения электрического заряда физическими телами при определенных условиях называется электризацией (трением, соприкосновением с заряженным телом).

Имеется два вида электрических зарядов – положительный и отрицательный. Заряды одного знака отталкиваются, а разных – притягиваются.

Закон Кулона: сила взаимодействия двух точечных зарядов в вакууме прямо пропорциональна произведению их величин, обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними и направлена вдоль прямой, соединяющей эти заряды:

. (7.1)

Если взаимодействие зарядов происходит в некоторой среде, то сила их взаимодействия уменьшается в ε раз (ε – относительная диэлектрическая проницаемость среды – показывает во сколько раз электрическое поле в веществе меньше, чем в вакууме).

Если взаимодействие зарядов происходит в вакууме, то материальную среду, передающую взаимодействие, называют полем. Поле, передающее воздействие одного неподвижного заряда на другой неподвижный заряд называют электростатическим или электрическим полем. Любой электрический заряд создает вокруг себя электрическое поле.

Силовой характеристикой электрического поля является напряженность – векторная физическая величина, численно равная отношению силы, действующей в данной точке поля на точечный заряд, к этому заряду:

. (7.2)

Основной единицей измерения напряженности в СИ является

.

Рассмотрим электрическое поле, образованное точечным зарядом. Определим напряженность данного поля. На основании определения напряженности электрического поля и закона Кулона получим:

(7.3)

- напряженность поля точечного заряда прямо пропорциональна заряду, создающему поле и обратно пропорциональна квадрату расстояния до него.

Если поле создано не одиночным зарядом, а системой зарядов, то напряженность поля в любой точке равна векторной сумме напряженностей полей, которые создавал бы каждый из зарядов системы в отдельности:

. (7.4)

Электрическое поле графически изображают при помощи силовых линий (линий напряженности), касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора напряженности (рис. 1.7а).

Рисунок 1.7 – Линии напряженности электрических полей:

а) неоднородного поля, б) поля, созданного положительным зарядом.
Линии напряженности начинаются на положительных зарядах (рис.1.7.б) и заканчиваются на отрицательных.

Любой заряд, находящийся в электрическом поле, обладает потенциальной энергией: на него действует электрическая сила, и он может начать перемещаться под действием этой силы.

Подвижность заряда - физическая величина, численно равная скорости направленного движения заряда в проводнике при напряженности поля 1 В/м:

. Подвижность заряда измеряется в СИ в

.

Энергетической характеристикой электрического поля является потенциал - физическая величина, численно равная отношению потенциальной энергии пробного заряда, находящегося в конкретной точке поля к величине пробного заряда:

. (7.5)

Основной единицей измерения потенциала в СИ является

.

При отсутствии сил трения мерой потенциальной энергии пробного заряда служит работа по перемещению пробного заряда в данную точку поля. При перемещении пробного заряда из точки 1 с потенциалом φ₁ в точку 2 с потенциалом φ₂ совершается работа

(7.6)

где Δφ – разность электрических потенциалов.

Работа при перемещении заряда

из точки О поля в бесконечно близкую точку О₁, находящуюся на расстоянии Δx равна:

. Так же ее можно определить по разности потенциалов этих точек:

. Приравняем правые части, получим:

Таким образом, напряженность поля связана с разностью потенциалов или напряжением (

) соотношением

, (7.7)

где ΔХ - расстояние между точками 1 и 2 поля.

7.2

Вне тела млекопитающего можно обнаружить наличие электростатического поля. Электростатическое поле тела млекопитающего обусловлено главным образом зарядами, возникающими на поверхности тела вследствие трения волосяного покрова о какие-либо диэлектрические предметы; у людей – трение кожи об одежду. Подобные заряды называют трибозарядами. Обычно трибозаряды создают на отдельных участках поверхности тела электрический потенциал порядка нескольких вольт.

Накопившиеся заряды периодически стекают с поверхности кожи на незаряженные участки кожи, на окружающие незаряженные предметы, на землю. Стеканию трибозарядов способствует увлажнение поверхности кожных и волосяных покровов, влажный воздух, мокрый пол в помещении, наличие металлических предметов. Процессы стекания трибозарядов и их накопления носят периодический характер с периодом 100-1000 с. Таким образом, электростатическое поле организма, обусловленное трибозарядами, не является постоянным.

Точных сведений по поводу влияния трибозарядов поверхности тела на физиологическое состояние организма нет. Однако имеются наблюдения, что в некоторых случаях кожно – аллергические реакции обусловлены трибозарядами; некоторые исследователи также полагают, что высокий трибозаряд в области рефлексогенных зон может приводить к функциональным расстройствам систем органов. Реального диагностического значения электростатические поля организма животного не имеют – слишком от многих случайных внешних факторов зависит образование заряда.

7.3

Если проводнику сообщить электрический заряд, то под действием кулоновских сил отталкивания он распределится по поверхности проводника так, что у концов проводника возникают заряды противоположного знака, называемые индуцированными зарядами. Явление разделения зарядов в нейтральном проводнике, помещенном в электрическое поле, называется электростатической индукцией.

Рисунок 2.7 – Электрическое поле внутри проводника,

помещенного во внешнее электрическое поле

напряженности

.

Поле этих зарядов направлено противоположно внешнему полю. Таким образом, накопление зарядов у концов нейтрального проводника приводит к ослаблению в нем поля. Перераспределение носителей заряда будет происходить до тех пор, пока напряженность поля внутри проводника не станет равной нулю, а линии напряженности вне проводника не станут перпендикулярны его поверхности.

Нейтральный проводник, внесенный в электрическое поле, «разрывает» часть линий напряженности – они заканчиваются на индуцированных отрицательных зарядах и вновь начинаются на положительных. Индуцированные заряды распределяются только на внешней поверхности проводника.

Рисунок 3.7 – «Разрыв» линий напряженности внешнего электрического поля нейтральным проводником.
Проводник обладает следующим свойством. Отношение заряда, сообщенного проводнику, к потенциалу, который приобретает этот проводник, есть величина постоянная:

. (7.8)

Величина «С» называется электрической емкостью проводника. В системе СИ единицей измерения емкости является фарад. В общем случае емкость зависит от размера и формы проводника, а также от расположения окружающих предметов.

Диэлектрики ведут себя в электрическом поле иначе, чем проводники. В диэлектриках ни положительные, ни отрицательные электрические заряды не могут перемещаться свободно. Они способны лишь незначительно сдвигаться относительно друг друга. Этот процесс называется поляризацией. При внесении диэлектрика в электрическое поле и это поле, и сам диэлектрик претерпевают существенные изменения. Под действием поля в диэлектрике электроны и ядра атомов взаимно сместятся, но только в пределах своего атома или молекулы.

Рассмотрим влияние поляризации на результирующее поле в диэлектрике. Пусть в вакууме образовано однородное поле напряженностью

, а затем в поле внесен диэлектрик. В результате поляризации на поверхностях диэлектрика появляются связанные заряды противоположного знака, а в диэлектрике – собственное поле, обусловленное этими зарядами напряженностью

, направленное противоположно внешнему полю. Это поле накладывается на внешнее поле и в диэлектрике образуется результирующее поле напряженностью

Рисунок 4.7 – Электрическое поле внутри диэлектрика,

помещенного во внешнее электрическое поле напряженности

.

По принципу суперпозиции полей, получим:

.

Перепишем данное уравнение в проекциях на направление

,

где

- диэлектрическая восприимчивость диэлектрика, зависящая от строения вещества и температуры, а величина

представляет собой напряженность собственного поля диэлектрика, которую он приобрел в результате поляризации, и именно на эту величину и ослаблена напряженность внешнего поля.

Выразим из последнего уравнения

, получим

, (7.9)

где ε=1+χ - относительная диэлектрическая проницаемость среды, показывающая во сколько раз напряженность поля в вакууме больше, чем в диэлектрике.

Органические вещества (белки, углеводы, жиры), из которых состоят плотные части организма, и растворы которых входят в состав многих тканевых жидкостей, относятся к диэлектрикам.

Определение диэлектрической проницаемости вещества или ее изменения при каких – либо условиях является одним из методов исследования структуры вещества, в том числе и тканей организма.

Значения диэлектрической проницаемости различных биологических сред в постоянном электрическом поле при комнатной температуре и некоторых веществ:

Белое вещество мозга -90, зрительный нерв – 89, серое вещество мозга – 85, кровь цельная – 85, вода – 81, белок яичный – 72, молоко коровье – 66, крахмал – 12, стекло – 6-10, масло растительное – 2-4, керосин -2.

Рисунок 5.7 – Электрическое поле плоского конденсатора.
Если сблизить два проводника, например, металлические пластины, настолько, что электрическое поле будет сосредоточено только между ними, то емкость такого устройства, называемого конденсатором, уже не будет зависеть от окружающих предметов.

Величина, измеряемая отношением заряда одной из пластин конденсатора к разности потенциалов между ними, называется электроемкостью конденсатора:

. (7.10)

Электроемкость плоского конденсатора определяется по формуле:

, (7.11)

где

- электрическая постоянная, S – площадь поверхности пластин, d – расстояние между ними.

Конденсаторы можно соединять друг с другом. При параллельном соединении емкость батареи конденсаторов определится по формуле:

, (7.12)

а при последовательном:

. (7.13)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

	Министерство сельского хозяйства российской федерации федеральное... Проектирование учебного процесса по учебной дисциплине (назначение и трудоемкость дисциплины) для опп		Министерство сельского хозяйства РФ Министерство сельского хозяйства РФ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования...
	Рабочая программа дисциплины Министерство сельского хозяйства РФ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования...		Министерство сельского хозяйства РФ федеральное государственное бюджетное... Российской Федерации", постановлением Правительства Российской Федерации от 21. 10. 2011 n 856 "о программе государственных гарантий...
	Рабочая программа дисциплины (модуля) Министерство сельского хозяйства РФ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования...		Министерство сельского хозяйства РФ федеральное государственное бюджетное... Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
	Рабочая программа дисциплины (модуля) «биологически активные вещества» Министерство сельского хозяйства РФ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования...		Рабочая программа дисциплины Материаловедение. Технология конструкционных материалов Министерство сельского хозяйства РФ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования...
	Рабочая программа дисциплины (модуля) Органическая химия Направление... Министерство сельского хозяйства РФ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования...		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Министерство сельского хозяйства РФ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования...
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Министерство сельского хозяйства РФ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования...		Министерство сельского хозяйства РФ федеральное государственное бюджетное... Городская научно-практическая конференция молодых исследователей «шаг в будущее 2010»
	Министерство сельского хозяйства РФ федеральное государственное бюджетное... Программа предназначена на изучение предмета «общая биология» об общеобразовательных учреждениях		Программа разработана в соответствии с фгос впо по направлению 111801... Министерство сельского хозяйства РФ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования...
	Министерство сельского хозяйства РФ федеральное государственное бюджетное... Программа предназначена на изучение предмета «общая биология» об общеобразовательных учреждениях		Программа разработана в соответствии с фгос впо по направлению 250700... Министерство сельского хозяйства РФ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования...

Похожие: