Biofizyka

Leszek Kubisz

Uzyskaj dostęp

Zakup książkę

ISBN/ISSN:

978-83-01-23758-5

DOI:

https://doi.org/10.53271/2024.022

Wydawnictwo:

PZWL Wydawnictwo Lekarskie

Rok wydania:

2024

Liczba stron:

516

XML:ISBN/ISSN:

ONIX MARC21

Bibliografia:

. Biofizyka. Red. Kubisz, Leszek . Warszawa: PZWL Wydawnictwo Lekarskie, 2024, 516 s. ISBN 978-83-01-23758-5, doi: https://doi.org/10.53271/2024.022

Bibliografia refWorks:

RT Book, Whole

SR Electronic(1)

A2 Kubisz, L.

T1 Biofizyka

PB PZWL Wydawnictwo Lekarskie

PP Warszawa

YR 2024

SN 978-83-01-23758-5

DOI https://doi.org/10.53271/2024.022

Bibliografia BibTex:

@Book{ 314875, author = "", editor = "Kubisz, Leszek", title = "Biofizyka", publisher = "PZWL Wydawnictwo Lekarskie", year = "2024", address = "Warszawa", isbn = "978-83-01-23758-5", doi = "https://doi.org/10.53271/2024.022" }

Bibliografia endNote:

TY - BOOK

AU -

ED - Kubisz, Leszek

TI - Biofizyka

PB - PZWL Wydawnictwo Lekarskie

CY - Warszawa

PY - 2024

SN - 978-83-01-23758-5

ER -

DOI - https://doi.org/10.53271/2024.022

Netografia (standard APA):

. Red. Kubisz, Leszek. Biofizyka [baza danych online] Warszawa: PZWL Wydawnictwo Lekarskie, 2024 [dostęp: 13 07 2024]. Dostęp w Ibuk Libra: https://libra.ibuk.pl/reader/biofizyka-leszek-kubisz-314875. doi: https://doi.org/10.53271/2024.022

biofizyka, promieniowanie jonizujące, biotermodynamika, układy biologiczne, właściwości materii, biofizyka układów biologicznych, promieniowanie niejonizujące, biofizyka metod obrazowania

Nowoczesny podręcznik biofizyki przygotowany przez wybitnych specjalistów z wielu dziedzin o uznanym dorobku naukowym i reprezentujących różne ośrodki akademickie z całej Polski.

Układ podręcznika obejmuje cztery części:

Część pierws...

Więcej

ISBN/ISSN:

978-83-01-23758-5

DOI:

https://doi.org/10.53271/2024.022

Wydawnictwo:

PZWL Wydawnictwo Lekarskie

Rok wydania:

2024

Liczba stron:

516

XML:ISBN/ISSN:

ONIX MARC21

I. PODSTAWY TRANSPORTU MATERII, ENERGII I ŁADUNKU ELEKTRYCZNEGO W UKŁADACH BIOLOGICZNYCH18
1.1. Wprowadzenie – Leszek Kubisz, Feliks Jaroszyk20
1.2. Podstawowe pojęcia procesów i układów termodynamicznych20
1.2.1. Układ termodynamiczny i jego parametry termodynamiczne – Leszek Kubisz, Feliks Jaroszyk20
1. Biotermodynamika20
1.2.2. Procesy odwracalne i nieodwracalne – Leszek Kubisz, Feliks Jaroszyk21
1.2.3. Zasady termodynamiki – Leszek Kubisz, Feliks Jaroszyk, Andrzej Pilawski22
1.2.4. Energia i entalpia swobodna, procesy egzo- i endoergiczne – Leszek Kubisz, Feliks Jaroszyk, Andrzej Pilawski25
1.2.5. Potencjał chemiczny – Leszek Kubisz, Feliks Jaroszyk, Andrzej Pilawski27
1.3. Zjawiska transportu masy – Leszek Kubisz, Feliks Jaroszyk, Andrzej Pilawski28
1.3.1. Dyfuzja28
1.3.2. Osmoza29
1.4. Zjawiska transportu ładunku elektrycznego – podstawy bioelektryczności – Leszek Kubisz, Feliks Jaroszyk, Andrzej Pilawski31
1.4.1. Potencjał elektrochemiczny31
1.4.2. Potencjał elektrodowy31
1.4.3. Potencjał dyfuzyjny32
1.4.4. Potencjał błonowy33
1.4.5. Równowaga Donnana33
1.5. Elementy termodynamiki nierównowagowej – Leszek Kubisz, Feliks Jaroszyk, Andrzej Pilawski34
1.5.1. Stan stacjonarny34
1.5.2. Procesy sprzężone36
1.5.3. Dyssypacja energii37
1.6. Klasyfikacja procesów transportu – Leszek Kubisz38
2.1. Stany skupienia, oddziaływania międzycząsteczkowe40
2.1.1. Podział na fazy ciał (gazowa, ciekła, stała, plazma) ze względu na oddziaływania molekularne i warunki zewnętrzne40
2. Strukturalne właściwości materii – Sławomir Grzegorczyn40
2.1.2. Faza ciała a molekularne oddziaływania składników, struktura wewnętrzna ciał41
2.1.3. Izotropia i anizotropia – ich znaczenie w budowie i właściwościach faz stałych42
2.1.4. Właściwości mechaniczne ciał stałych42
2.1.5. Faza ciekła43
2.2. Oddziaływania molekularne i ich rola w kształtowaniu struktur biologicznych46
2.3. Stany powierzchniowe47
2.4. Właściwości i znaczenie wody49
2.5. Polimery a biopolimery50
II. BIOFIZYKA UKŁADÓW BIOLOGICZNYCH54
3.1. Wprowadzenie56
3.2. Budowa i zadania układu krążenia56
3. Biofizyka układu krążenia – Anna Marcinkowska-Gapińska, Leszek Kubisz56
3.3. Prawa hemodynamiki61
3.4. Opory przepływu krwi i jej ciśnienie68
3.5. Właściwości krwi72
3.6. Mikrokrążenie i procesy wymiany76
3.7. Sprężyste właściwości naczynia81
3.8. Mechaniczna i elektryczna czynność serca84
3.8.1. Praca, moc i wydajność serca85
3.8.2. Efekty akustyczne w układzie krążenia, tony serca86
3.9. Przewodzenie pobudzenia w układzie bodźcoprzewodzącym serca87
4.1. Rola układu oddechowego w organizmie człowieka92
4.2. Mechanizm wentylacji płuc92
4.2.1. Czynność wentylacyjna płuc92
4. Biofizyka układu oddechowego – Leszek Kubisz, Kazimierz Narożny92
4.2.2. Spirometria94
4.3. Właściwości sprężyste tkanki płucnej i rola napięcia powierzchniowego94
4.4. Praca wykonywana przez układ oddechowy, opory dróg oddechowych i podatność płuc97
4.5. Wymiana gazowa98
4.5.1. Rozpuszczalność gazów98
4.5.2. Wymiana gazowa99
5.1. Wodne środowisko elektrolityczne organizmu człowieka102
5. Biofizyka układu wydalniczego – Sławomir Grzegorczyn102
5.2. Zjawisko dyfuzji i osmozy104
5.3. Zjawiska filtracji i ultrafiltracji105
5.4. Elementy składowe układu wydalniczego i ich rola107
5.5. Wspomaganie czynności nerek108
6.1. Budowa błony komórkowej i jej elektryczny model zastępczy112
6. Biofizyka układu nerwowego – Paweł Kowalczyk, Dariusz Szukiewicz112
6.2. Potencjał spoczynkowy, wzór Goldmana116
6.3. Potencjał czynnościowy, warunki powstania, prądy jonowe, bodziec, próg pobudzenia, zjawisko akomodacji, refrakcja względna i bezwzględna118
6.3.1. Prąd sodowy120
6.4. Potencjał spoczynkowy i czynnościowy komórek kurczliwych oraz komórek rozrusznikowych121
6.4.1. Mięsień sercowy121
6.4.2. Komórki rozrusznikowe124
6.5. Propagacja potencjału czynnościowego wzdłuż aksonu, prędkość propagacji a średnica włókna, wpływ osłonek mielinowych126
6.5.1. Połączenia synaptyczne: pobudzenie i hamowanie w synapsach130
6.5.2. Potencjały lokalne, sumowanie czasowe i sumowanie przestrzenne136
6.5.3. Przetwarzanie bodźca i kodowanie jego amplitudy138
6.6. Subiektywne odczucie bodźca, prawo Fechnera, prawo Webera–Fechnera, prawo Stevensa140
6.7. Neuron formalny, funkcja przenoszenia141
7.1. Dźwięk jako zjawisko fizyczne i psychofizyczne – Anna Majewska, Dorota Hojan-Jezierska, Leszek Kubisz146
7.1.1. Wprowadzenie146
7.1.2. Ruch drgający146
7. Biofizyka zmysłu słuchu146
7.1.3. Fala akustyczna149
7.1.4. Dźwięki proste i złożone150
7.1.5. Parametry psychofizyczne dźwięku151
7.1.6. Fale akustyczne i mechaniczne w układzie słuchowym154
7.2. Anatomia i fizjologia narządu słuchu – Marta Urbaniak-Olejnik, Dorota Hojan-Jezierska156
7.2.1. Wprowadzenie156
7.2.2. Budowa i funkcjonowanie narządu słuchu157
7.3. Metody badania słuchu – Dorota Hojan-Jezierska166
7.3.1. Wprowadzenie166
7.3.2. Schorzenia narządu słuchu167
7.3.3. Wybrane metody badań ubytków słuchu167
7.4. Lokalizacja dźwięków – Wawrzyniec Loba, Dorota Hojan-Jezierska, Leszek Kubisz169
7.4.1. Modele lokalizacji dźwięków169
7.4.2. Lokalizacja w płaszczyźnie horyzontalnej171
7.4.3. Lokalizacja w płaszczyźnie wertykalnej171
7.4.4. Metody diagnostyki kierunkowości słuchu172
7.4.5. Zaburzenia lokalizacji związane z ubytkiem słuchu173
7.4.6. Zastosowanie kliniczne badań lokalizacji dźwięków174
7.5. Korekcje wad słuchu – Radosław Kruzel, Dorota Hojan-Jezierska174
7.5.1. Wprowadzenie174
7.5.2. Aparaty słuchowe174
7.5.3. Reguły dopasowania aparatów słuchowych176
7.5.4. Implanty słuchowe176
7.5.5. Inne pomoce słuchowe177
7.6. Głos i mowa – Agnieszka Garstecka, Anna Sinkiewicz177
7.6.1. Głos177
7.6.2. Mowa180
8.1. Wprowadzenie182
8. Biofizyka zmysłu wzroku – Andrzej Styszyński, Leszek Kubisz182
8.2. Podstawy optyki geometrycznej183
8.2.1. Prawa odbicia i załamania183
8.2.2. Zjawisko całkowitego odbicia wewnętrznego184
8.2.3. Załamanie światła w pryzmacie185
8.2.4. Załamanie światła na powierzchni sferycznej186
8.2.5. Soczewki186
8.3. Budowa i czynność gałki ocznej192
8.3.1. Błona zewnętrzna193
8.3.2. Błona środkowa194
8.3.3. Błona wewnętrzna195
8.3.4. Komory gałki ocznej195
8.3.5. Soczewka oka197
8.3.6. Ciało szkliste197
8.3.7. Mięśnie gałki ocznej198
8.3.8. Narząd łzowy198
8.4. Percepcja wzrokowa199
8.4.1. Etapy percepcji wzrokowej199
8.4.2. Droga wzrokowa203
8.4.3. Odruch źreniczny205
8.5. Oko miarowe i wady wzroku206
8.5.1. Układ optyczny oka206
8.5.2. Wady wzroku206
8.5.3. Zasada korekcji okularowej208
8.5.4. Amplituda akomodacji210
8.6. Metody badania refrakcji212
8.6.1. Subiektywne metody badania refrakcji212
8.6.2. Obiektywne metody badania refrakcji213
8.7. Ocena sprawności układu wzrokowego213
8.7.1. Ostrość wzroku213
8.7.2. Pole widzenia215
8.8. Widzenie obuoczne217
8.8.1. Mechanizm widzenia obuocznego217
8.8.2. Korespondujące miejsca siatkówek217
8.8.3. Stopnie widzenia obuocznego218
8.8.4. Ruchy gałek ocznych218
8.8.5. Postrzeganie przestrzenne222
8.9. Widzenie barwne224
8.10. Fotometria226
8.11. Soczewki kontaktowe228
8.12. Chirurgiczna korekcja wad wzroku229
9.1. Biofizyka tkanki mięśniowej – Maria Karpińska232
9.1.1. Mechanizm powstawania skurczu komórek mięśniowych232
9. Biofizyka narządu ruchu232
9.1.2. Prawo Hilla, energetyka mięśnia, moc mięśnia237
9.2. Biomechanika – Weronika Kawałkiewicz, Leszek Kubisz239
9.2.1. Wprowadzenie239
9.2.2. Podstawy biomechaniki240
9.2.3. Biomechanika unieruchamiania złamań, protezy, ortezy246
9.2.4. Biomechanika chodu, biegu i skoku246
III. WPŁYW FIZYCZNYCH CZYNNIKÓW ŚRODOWISKOWYCH NA CZŁOWIEKA250
10.1. Właściwości elektryczne komórek i tkanek252
10. Wpływ promieniowania z zakresu pól elektro-magnetycznych – Michał Penkowski, Piotr Boguś252
10.2. Własności magnetyczne materii256
10.3. Charakterystyka i powstawanie promieniowania257
10.3.1. Naturalne źródła promieniowania258
10.3.2. Sztuczne źródła promieniowania258
10.4. Dozymetria promieniowania elektromagnetycznego261
10.5. Ochrona przed promieniowaniem elektromagnetycznym z zakresu fal radiowych262
10.6. Własności wybranych biomateriałów264
10.7. Oddziaływanie fal elektromagnetycznych na organizmy żywe265
10.8. Zastosowanie promieniowania elektromagnetycznego w diagnostyce266
10.9. Przemysłowe zastosowania promieniowania elektromagnetycznego266
10.10. Zastosowanie promieniowania elektromagnetycznego w terapii267
11.1. Wprowadzenie270
11. Promieniowania niejonizujące: nadfioletowe, widzialne i podczerwone. Właściwości i zastosowania biomedyczne – Stefan Kruszewski, Michał Cyrankiewicz, Bogumiła Kupcewicz, Blanka Ziomkowska, Maciej Bosek270
11.2. Światło i jego właściwości271
11.2.1. Interferencja światła273
11.2.2. Dyfrakcja światła275
11.2.3. Monochromatyzacja światła275
11.2.4. Polaryzacja światła276
11.2.5. Źródła światła279
11.3. Oddziaływanie światła z atomami i molekułami280
11.3.1. Absorpcjometria280
11.3.2. Absorpcja światła przez molekuły (cząsteczki)282
11.3.3. Zjawisko rozpraszania światła283
11.3.4. Zjawisko fotoluminescencji284
11.3.5. Spektroskopia w podczerwieni288
11.4. Oddziaływanie promieniowania niejonizującego z tkankami291
11.5. Diagnostyka i terapia fotodynamiczna294
11.6. Plazmonowa fototermoterapia (PPTT)296
11.7. Lasery i ich zastosowania biomedyczne297
11.7.1. Budowa lasera297
11.7.2. Przegląd laserów299
11.7.3. Oddziaływanie światła laserowego z tkankami300
11.7.4. Wybrane przykłady medycznych zastosowań laserów301
11.7.5. Bezpieczeństwo pracy z laserami304
12.1. Charakterystyka promieniowania jonizującego – Anna Zając-Woźnialis, Leszek Kubisz306
12. Wpływ promieniowania jonizującego306
12.1.1. Jonizacja właściwa, LET307
12.1.2. Promieniotwórczość naturalna i sztuczna308
12.1.3. Oddziaływanie promieniowania jonizującego (X, n, p, α, β, γ) z materią – zjawiska fizyczne317
12.2. Dozymetria promieniowania jonizującego – Jerzy Nowak, Piotr Boguś322
12.2.1. Wielkości opisujące wiązki promieniowania jonizującego323
12.2.2. Transfer energii wiązek fotonowych do ośrodka materialnego324
12.2.3. Transfer energii cząstek naładowanych do ośrodka materialnego326
12.2.4. Pomiar i wyznaczanie dawki pochłoniętej328
12.2.5. Dawka promieniowania w zagadnieniach ochrony przed promieniowaniem oraz radioterapii332
12.2.6. Inne metody wyznaczania dawek pochłoniętych333
12.3. Podstawy radioterapii i radiobiologii – Jerzy Nowak, Piotr Boguś334
12.3.1. Eksperymentalne i teoretyczne podstawy radioterapii onkologicznej334
12.3.2. Podstawy radiobiologii336
12.3.3. Radioliza wody337
13.1. Wpływ na organizm przyspieszenia i przeciążenia – Weronika Kawałkiewicz, Leszek Kubisz344
13. Wpływ czynników mechanicznych na organizm344
13.2. Wpływ na organizm podwyższonego i obniżonego ciśnienia – Weronika Kawałkiewicz, Leszek Kubisz345
13.2.1. Choroba wysokościowa345
13.2.2. Choroba dekompresyjna347
13.2.3. Zatrucie azotem, tlenem, dwutlenkiem węgla347
13.3. Wpływ drgań oraz fal sprężystych na organizm i tkanki347
13.3.1. Wpływ drgań na organizm człowieka – Weronika Kawałkiewicz, Leszek Kubisz348
13.3.2. Wpływ fal sprężystych – Weronika Kawałkiewicz, Leszek Kubisz348
13.3.3. Charakterystyka tkanek jako ośrodka – Anna Majewska, Dorota Hojan-Jezierska, Leszek Kubisz349
13.3.4. Oddziaływanie fal ultradźwiękowych z tkankami – Anna Majewska, Dorota Hojan-Jezierska, Leszek Kubisz350
13.3.5. Wykorzystanie fal mechanicznych w terapii: fala uderzeniowa, sonoterapia – Małgorzata Chochowska354
13.4. Właściwości mechaniczne tkanek i materiałów stomatologicznych359
13.4.1. Wprowadzenie do analizy właściwości mechanicznych tkanek – Tomasz Trzeciak359
13.4.2. Właściwości mechaniczne biomateriałów stosowanych w stomatologii – Beata Czarnecka363
14.1. Wpływ temperatury na szybkość procesów biologicznych – Leszek Kubisz, Feliks Jaroszyk, Andrzej Pilawski368
14. Wpływ temperatury na organizm człowieka368
14.2. Źródło energii organizmu żywego – Leszek Kubisz, Feliks Jaroszyk, Andrzej Pilawski369
14.3. Rozkład temperatury w organizmie człowieka – Leszek Kubisz, Feliks Jaroszyk, Andrzej Pilawski369
14.4. Mechanizmy transportu ciepła w organizmie i wymiany ciepła z otoczeniem – Leszek Kubisz, Feliks Jaroszyk, Andrzej Pilawski370
14.4.1. Przewodnictwo cieplne370
14.4.2. Konwekcja371
14.4.3. Parowanie371
14.4.4. Promieniowanie371
14.5. Podstawy termoregulacji – Leszek Kubisz, Feliks Jaroszyk, Andrzej Pilawski372
14.5.1. Homojo- hiper- i hipotermia373
14.5.2. Szybkość przemiany materii i biokalorymetria374
14.6. Właściwości termiczne tkanek i wybranych biomateriałów – Beata Czarnecka376
14.6.1. Rozszerzalność cieplna376
14.6.2. Przewodność cieplna376
14.7. Termoterapia – Małgorzata Chochowska377
14.7.1 Ciepłolecznictwo377
14.7.2. Zimnolecznictwo i krioterapia379
IV. PODSTAWY BIOFIZYCZNE METOD OBRAZOWANIA382
15.1. Ultrasonografia – Anna Majewska, Dorota Hojan-Jezierska, Leszek Kubisz, Anna Marcinkowska-Gapińska384
15.1.1. Budowa i zasada działania sondy ultradźwiękowej – Anna Majewska, Dorota Hojan-Jezierska, Leszek Kubisz384
15. Metody wykorzystujące czynniki mechaniczne384
15.1.2. Kształt wiązki ultradźwiękowej, ogniskowanie wiązki – Anna Majewska, Dorota Hojan-Jezierska, Leszek Kubisz386
15.1.3. Zdolność rozdzielcza – Anna Majewska, Dorota Hojan-Jezierska, Leszek Kubisz387
15.1.4. Głębokość wnikania – Anna Majewska, Dorota Hojan-Jezierska, Leszek Kubisz387
15.1.5. Cień i okno akustyczne – Anna Majewska, Dorota Hojan-Jezierska, Leszek Kubisz388
15.1.6. Echogeniczność i środki kontrastujące – Anna Majewska, Dorota Hojan-Jezierska, Leszek Kubisz389
15.1.7. Rekonstrukcja obrazu w ultrasonografii – Anna Majewska, Dorota Hojan-Jezierska, Leszek Kubisz389
15.1.8. Ultrasonografia dopplerowska – Anna Marcinkowska-Gapińska, Leszek Kubisz391
15.1.9. Echokardiografia i jej rodzaje – Anna Marcinkowska-Gapińska, Leszek Kubisz394
15.1.10. Efekty biologiczne ultradźwięków – Anna Marcinkowska-Gapińska, Leszek Kubisz395
15.1.11. Zagrożenia i korzyści z badań USG – Anna Marcinkowska-Gapińska, Leszek Kubisz396
15.1.12. Zastosowanie ultrasonografii w przekroju specjalizacji medycznych – Anna Marcinkowska-Gapińska, Leszek Kubisz397
15.2. Rejestracja dźwięków i drgań w układach biologicznych – Weronika Kawałkiewicz, Leszek Kubisz, Anna Marcinkowska-Gapińska397
15.2.1. Posturografia – Weronika Kawałkiewicz, Leszek Kubisz398
15.2.2. Wibrometria laserowa – Weronika Kawałkiewicz, Leszek Kubisz399
15.2.3. Mechanoardiografia – Anna Marcinkowska-Gapińska401
15.3. Reologia – Anna Marcinkowska-Gapińska, Leszek Kubisz401
15.3.1. Reologiczna klasyfikacja płynów402
15.3.2. Pomiary reologiczne404
15.3.3. Zastosowanie badań reologicznych w medycynie405
16.1. Podstawy elektrodiagnostyki – Aleksandra Król408
16.1.1. Badanie przewodnictwa nerwowego408
16. Elektrografia i metody impedancyjne408
16.1.2. Podział metod elektrodiagnostycznych411
16.1.3. Czynniki fizjologiczne wpływające na przewodnictwo nerwowe413
16.2. Wybrane badania elektrofizjologiczne – Olgierd Stieler, Dariusz Komar, Dorota Hojan-Jezierska413
16.2.1. Potencjały wywołane drogi słuchowej413
16.2.2. Elektroencefalografia (EEG)416
16.2.3. Elektromiografia (EMG) i elektroneurografia (ENG)419
16.3. Rejestracja aktywności elektrycznej serca421
16.3.1. Oś elektryczna serca i jej wyznaczanie – Piotr Białasiewicz421
16.3.2. Elektrokardiografia (EKG) – Anna Marcinkowska-Gapińska423
16.3.3. Magnetokardiografia – Anna Marcinkowska-Gapińska428
16.4. Metody impedancyjne429
16.4.1. Tomografia impedancyjna – Dariusz Nowak, Michał Nowak429
16.4.2. Pletyzmografia impedancyjna – Tadeusz Nawarycz433
17.1. Wprowadzenie442
17.2. Zjawisko jądrowego rezonansu magnetycznego442
17.2.1. Moment magnetyczny jądra atomowego μ442
17.2.2. Moment pędu (spin) jądra atomowego K442
17. Tomografia i spektroskopia NMR – Maria Karpińska442
17.2.3. Precesja momentu magnetycznego w polu magnetycznym443
17.2.4. Wykrywanie rezonansu445
17.3. Tomografia NMR447
17.3.1. Kodowanie częstotliwościowe447
17.3.2. Środki kontrastujące w NMR448
17.3.3. Kwestie bezpieczeństwa związane z NMR448
17.4. Spektroskopia NMR448
17.4.1. Przesunięcie chemiczne448
17.4.2. Spektroskopia NMR w biochemii i medycynie449
18.1. Rentgenodiagnostyka i tomografia rentgenowska – Witold Skrzyński, Tomasz Piotrowski450
18.1.1. Podstawy procesu obrazowania i klasyfikacja metod obrazowania rentgenowskiego450
18. Metody oparte na promieniowaniu jonizującym450
18.1.2. Parametry opisujące jakość obrazu451
18.1.3. Lampa rentgenowska i wiązka promieniowania454
18.1.4. Metody obrazowania rentgenodiagnostycznego456
18.1.5. Dawki w rentgenodiagnostyce i radiologii zabiegowej463
18.2. Metody obrazowania w medycynie nuklearnej – Katarzyna Karmelita-Katulska463
18.2.1. Radiofarmaceutyki463
18.2.2. Scyntygrafia465
18.2.3. Tomografia SPECT467
18.2.4. Tomografia PET469
19.1. Mikroskopia – Michał Cyrankiewicz, Stefan Kruszewski, Marta Napiórkowska-Mastalerz, Maciej Bosek472
19.1.1. Budowa mikroskopu optycznego472
19. Metody oparte na promieniowaniu z zakresu IR-VIS-UV472
19.1.2. Apertura numeryczna. Zdolność rozdzielcza mikroskopu474
19.1.3. Techniki mikroskopii transmisyjnej476
19.1.4. Mikroskopia fluorescencyjna479
19.1.5. Mikroskopia skaningowa481
19.1.6. Zaawansowane techniki mikroskopii fluorescencyjnej482
19.1.7. Mikroskopia superrozdzielcza483
19.1.8. Mikroskopia elektronowa488
19.2. Tomografia optyczna – Michał Cyrankiewicz, Stefan Kruszewski, Marta Napiórkowska-Mastalerz, Maciej Bosek490
19.2.1. Optyczna tomografia koherentna490
19.2.2. Mikroangiografia optyczna492
19.3. Endoskopia – Michał Cyrankiewicz, Stefan Kruszewski, Marta Napiórkowska-Mastalerz, Maciej Bosek493
19.3.1. Światłowód494
19.3.2. Endoskopy giętkie495
19.3.3. Wideoendoskopia496
19.4. Termografia – Michał Cyrankiewicz, Stefan Kruszewski, Marta Napiórkowska-Mastalerz, Maciej Bosek496
19.5. Funkcjonalna spektroskopia bliskiej podczerwieni – Karolina Jezierska, Wojciech Podraza497
19.5.1. Budowa urządzenia; układ źródło–detektor498
19.5.2. Zmodyfikowane prawo Lamberta–Beera499
19.5.3. Sprzężenie nerwowo-naczyniowe500
Skorowidz504

1Biotermodynamika

BoltzmannawielkościSproporcjonalnejdologarytmu

naturalnegoprawdopodobieństwatermodynamicznego

lnW:

S=k∙lnW

(1.4)

Podobniewodaparując,przechodzidostanugazowego,

owiększymnieporządku,ikoniecznejestdostarczenie

ciepła.Parawodnasięskrapla,jeśliulegaschłodzeniu,

czylioddajeciepło,przechodzącdostanuowiększym

uporządkowaniu.Omawianeprzykładytoprzemiany

zachodzącewukładzienieizolowanym,koniecznajest

bowiemwymianaciepłazotoczeniem.

WedługClausiusa,doprowadzającciepłodQdoukła-

duwprocesiekwazistatycznymizachowująctempera-

turęukładu,powodujemywzrostentropiiukładuodS:

gdziekjeststałąBoltzmanna,cowykazałPlanck.

WielkośćSnosinazwęentropiiijestonaekstensyw-

nąfunkcjąstanu.Funkcjastanupowinnabyćwielkością

addytywną,tj.wartośćfunkcjistanuukładuzłożonego

zdwóchczęścimusibyćrównasumiewartościfunkcji

dlakażdegozukładówskładowych.Tegowarunkunie

spełniaprawdopodobieństwotermodynamiczneW.

Wykorzystującpojęcieentropiidoopisudowolnego

procesu,możnastwierdzić,żezmianawartościentropii

układujestniezależnaodliczbyczyzłożonościproce-

sów,którymukładpodlega,azależywyłącznieodpo-

czątkowegoikońcowegostanutegoukładuopisanych

przezparametrytermodynamiczne.Przejścieukładu

cząsteczkigazuodentropiiS

1stanupoczątkowegodo

entropiiS

2stanukońcowegowwynikuprocesuspon-

tanicznegooznaczazmianęuporządkowaniaukładu

rozumianegojakowzrostchaosu:

(1.6)

gdzieTtotemperaturabezwzględnaukładu.

Jeżeliprzemianafazowazachodziwstałejtemperatu-

rze,zastosowanierównania1.6jestoczywiste.Natomiast

wprzypadkugdyprzemianietowarzyszyzmianatempe-

ratury,zmianaentropiiΔSukładumawartość:

'SS

1³

(1.7)

Wytworzenienieporządkuzporządkiemzwiązane

jestzwykonaniempracydotyczącejtransportuczą-

steczekwrzeczywistymośrodku.Możetobyćpraca

wykonanaprzeciwkosiłomlepkości,tarciaczyopo-

ruelektrycznego.Wprocesachtychdochodzizatem

dowytworzeniatzw.ciepłanieskompensowanegodQ

wytworzonegowprocesachdyssypacyjnych.Oznaczato

zużywanieenergiiukładu.

OilewukładachizolowanychzmianentropiidS>0

towukładachwymieniającychciepłozotoczeniem:

'SS

(1.5)

Wzrostnieporządkuoznacza,żeentropiaukładu

rośnie:

ΔS>0

Wtensposóbentropiajakotermodynamicznafunk-

cjastanuokreślakierunekprzebieguprocesówsponta-

nicznychwodosobnionychukładachtermodynamicz-

nych,tj.układachniewymieniającychmateriiienergii

zotoczeniem.Jesttosfomułowaniedrugiejzasady

termodynamikidlaukładuizolowanego.

Przejściemiędzystanempoczątkowymikońcowym

toprzejściemiędzydwomastanamirównowagiter-

modynamicznej,bezudziałuczynnikówzewnętrznych

-czyliprzejściespontaniczne,kiedyentropiaukładu

izolowanegozawszerośnie.

PojęcieentropiiwprowadziłRudolfClausius(1822-

-1888),jednakjesttopodejścieodmienne,nieodwołu-

jącesiędoﬁzykistatystycznej,leczbazującenaproce-

sachwymianyciepła.Clausiussformułowałdrugązasa-

dętermodynamikiwsposóbnastępujący:ciepłonigdy

nieprzepływaspontaniczniezciałazimniejszegodo

ciałacieplejszego.

Transportciepłaodgrywaistotnąrolęwprzemia-

nachfazowychzwiązanychzezmianąstanuskupienia,

wktórychmamydoczynieniazezmianąstopniaupo-

rządkowania.Przykłademjesttopnienielodu.Powsta-

jącawodajestukłademowiększymnieporządku,po-

nieważcząsteczkimająwiększąswobodęruchu.Ciepło

wprocesietopnieniamusibyćdoprowadzone.Proces

odwrotny,wiodącydozmniejszenianieuporządkowa-

nia,tokrzepnięciewody.Cząsteczkiwodytworzące

strukturęlodumajązdecydowaniemniejszemożliwości

ruchu.Tutajciepłomusibyćodprowadzonezukładu.

≥

(1.8)

Ponadtowukładachwymieniającychciepłozotocze-

niemzmianaentropiiukładumożebyćdowolna,wza-

leżnościodentropiidS

ewymienionejzotoczeniemien-

tropiiwytworzonejwukładziewwynikuzachodzących

procesówdyssypacyjnych:

dS=dS

i+dS

(1.9)

Entropiawytworzonawukładziezawszespełnia

zależność:dS

i>0.

AbyzmianaentropiiukładudS>0,spełnionymusi

byćwarunekdS

e>0,tj.entropiamusibyćprzekazywana

zotoczeniadoukładu.

NatomiastgdydS

e<0,cooznaczatransportentropii

zukładudootoczenia,tozmianaentropiiukładudS>0,

gdy|dS

e|<dS

i,czylidostateczniedużajestwartość

entropiiwytworzonejwukładzie.

Jeżelinatomiast|dS

e|>dS

i,ujemnawartośćdS

eprze-

wyższadodatniąwartośćdS

i,toentropiaukładumaleje

dS<0.

Specyﬁcznasytuacjawystępuje,gdydS

i=-dS

e-wów-

czasdS=0.Jesttostan,gdyentropiaukładujestzacho-

wana,zwanystanemstacjonarnym,istotnydlaukładów

biologicznych.

Brak wyników

Biofizyka

Treść książki

Znajdź bibliotekę blisko siebie, i uzyskaj dostęp do ebooka w systemie IBUK Libra