Podstawy termodynamiki. Termodynamika procesów biologicznych Field of study: Biophysics
Programme code: 03-S1BF12.2017

Module name: Podstawy termodynamiki. Termodynamika procesów biologicznych
Module code: 0305-1BF-13-12
Programme code: 03-S1BF12.2017
Semester:
  • winter semester 2019/2020
  • winter semester 2018/2019
Language of instruction: Polish
Form of verification: exam
ECTS credits: 5
Description:
Na wykładzie student zapoznaje się z takimi zagadnieniami jak: • Podstawowe pojęcia w termodynamice. Termodynamika fenomenologiczna. Procesy nieodwracalne i odwracalne. Stany równowagowe. Przybliżenie gazu doskonałego. Oddziaływania termiczne, adiabatyczne, ogólne.Funkcje i parametry stanu. • Pierwsza zasada termodynamiki. Energia wewnętrzna gazu doskonałego. Entalpia. Pojemność cieplna i ciepło właściwe. • Temperatura empiryczna i temperatura bezwzględna. Skale termometryczne. Metody pomiaru temperatury. Parametr termometryczny. • Termodynamika statystyczna. Pojęcie entropii. Druga zasada termodynamiki. Kierunek przemiany stanów. Paradoksy II zasady termodynamiki. Silniki cieplne; cykl Carnot’a; chłodziarki. • Trzecia zasada termodynamiki. Twierdzenie Nernst’a. Konsekwencje III zasady termodynamiki. Potencjały swobodne. Tożsamości termodynamiczne. • Warunki równowagi układów wielofazowych. Układy otwarte. Potencjał chemiczny. Równanie Gibbs’a – Duhem’a. Regula faz Gibbs’a. Wykres charakterystyczny. • Przemiany fazowe. Klasyfikacja przejść fazowych wg Ehrenfest’a oraz wg Landau’a. Parametr porządku. Hipoteza uniwersalności. • Zjawiska transportu masy: dyfuzja, dyfuzja przez błony, osmoza. • Zastosowanie termodynamiki do opisu reakcji chemicznych: rodzaje reakcji chemicznych; kierunek reakcji; równowaga chemiczna; kinetyka chemiczna; energia aktywacji. • Pierwsza i druga zasada termodynamiki w procesach biologicznych. • Zagadnienia termodynamiki nierównowagowej: stan stacjonarny; procesy sprzężone; dyssypacja energii. Przykłady: termodyfuzja; filtracja i ultrafiltracja. Zastosowania medyczne transportu błonowego. • Podstawy termokinetyki: mechanizmy transportu ciepła. Straty cieplne: pole temperaturowe żywych organizmów stałocieplnych. Straty cieplne wyznaczone przez wskaźniki środowiskowe. • Transport przez membrany: bierny i aktywny. Fenomenologiczny opis transportu ciepła i wody. Sprzężenie przepływów dyfuzyjnych z reakcją chemiczną. Aktywna wymiana jonów. Na zajęciach konwersatoryjnych student: • uczestniczy w rozwijaniu problemów z wykładu • poznane na wykładach zagadnienia stosuje do rozwiązywania zadań rachunkowych • nabywa umiejętności w stosowaniu aparatu matematycznego • uczy się analizować procesy fizyczne zachodzące w otaczającym go świecie W ramach pracy własnej student: • w oparciu o notatki z wykladu i uzupełniające podreczniki utrwala pozyskaną wiedzę • ćwiczy umiejętności matematyczne niezbędne do rozwiązywania zadań • przygotowuje problemy zlecone przez prowadzącego konwersatorium Egzamin obowiązkowy
Prerequisites:
wiedza z matematyki i fizyki z zakresu szkoły średniej
Key reading:
(no information given)
Learning outcome of the module Codes of the learning outcomes of the programme to which the learning outcome of the module is related [level of competence: scale 1-5]
rozumie cywilizacyjne znaczenie biofizyki jako interdyscyplinarnej nauki łączącej fizykę, biologię, chemię i medycynę [1BF_12_1]
 KBF_W01 [4/5]
rozumie cywilizacyjne znaczenie biofizyki jako interdyscyplinarnej nauki łączącej fizykę, biologię, chemię i medycynę [1BF_12_2]
 KBF_W02 [3/5]
zna podstawowe idee oraz zasady termodynamiki [1BF_12_3]
 KBF_W03 [5/5]
umie opisać podstawowe zjawiska fizyczne występujące w przyrodzie [1BF_12_4]
 KBF_W07 [4/5]
umie zastosować aparat matematyczny do rozwiązywania podstawowych problemów termodynamiki [1BF_12_5]
 KBF_U02 [5/5]
umie wyjaśnić podstawowe procesy termodynamiczne zachodzące w materii ożywionej [1BF_12_6]
 KBF_U03 [5/5]
na gruncie zdobytej wiedzy potrafi opisać podstawowe mikro- i makroskopowe własności materii ożywionej [1BF_12_7]
 KBF_U10 [4/5]
zna ograniczenia własnej wiedzy i rozumie potrzebę dalszego kształcenia [1BF_12_8]
 KBF_K01 [3/5]
Type Description Codes of the learning outcomes of the module to which assessment is related
kolokwium [1BF_12_w_1]
Warunki uzyskania zaliczenia z konwersatorium podane zostają na pierwszych zajęciach w semestrze i obejmują: cztery 15-to minutowe kartkówki (mają miejsce, na co trzecich zajęciach). Osoby, które mają zaliczone pozytywnie tylko dwie kartkówki przystępują do kolokwium zaliczeniowego. Skala ocen: 2-5.
 1BF_12_2 1BF_12_5
aktywność na zajęciach [1BF_12_w_2]
Udział wdyskusji; skala ocen: 2-5
 1BF_12_8
egzamin ustny lub pisemny [1BF_12_w_3]
Warunkiem przystąpienie do egzaminu jest zaliczenie konwersatorium. Termin egzaminu jest ustalany w konsultacji ze studentami trzy tygodnie przed rozpoczęciem sesji egzaminacyjnej. Zakres materiału obejmuje wszystkie zagadnienia omawiane na wykładach - ta informacja jest przekazana studentom na pierwszym wykładzie.
 1BF_12_1 1BF_12_3 1BF_12_4 1BF_12_6 1BF_12_7
Form of teaching Student's own work Assessment of the learning outcomes
Type Description (including teaching methods) Number of hours Description Number of hours
lecture [1BF_12_fs_1]
Wprowadza się i wyjaśnia zagadnienia z zakresu termodynamiki z wykorzystaniem prezentacji komputerowych. Co drugi wykład jest uzupełniany pokazami ilustrujacymi omawiane zjawiska fizyczne.
30
analiza notatek z wykładu; praca z podręcznikami
 45 egzamin ustny lub pisemny [1BF_12_w_3]
discussion classes [1BF_12_fs_2]
Rozwiązywanie zadań rachunkowych przez grupę konwersatoryjną: analiza problemu, wybór metody i dokonanie obliczeń, dyskusja wyników; rozwiniecie problemow zasugerowanych przez wykładowcę
 30
doskonalenie umiejętności matematycznych niezbędnych do rozwiązywania zadań; praca ze zbiorem zadań
 60 kolokwium [1BF_12_w_1] aktywność na zajęciach [1BF_12_w_2]
Attachments
Module description (PDF)
Information concerning module syllabuses might be changed during studies.
Syllabuses (USOSweb)
Semester Module Language of instruction
(no information given)