FUUSIK~1 (731720), страница 12

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 12)

glütsiin 1.1 O₂ 0.20

Ca(Cl)₂ 1.9

Proteiin 0.1

DNA 0.01

Rusikareegel on, et õhus on difusioonikiirused ligikaudu 10000 korda suuremad kui vees. Vahe tuleneb väga väikesest molekuli vaba tee pikkusest vees võrreldes gaasiga. Raskemad molekulid difundeeruvad aeglasemalt, sest nende liikumise kiirused on väiksemad, kuna samal temperatuuril on energiad samad, suurema massiga molekulid aga liiguvad aeglasemalt. Kui võtame difusioonikonstandiks 10^-5 cm² s^-1 siis difundeerumiseks kulub järgmine aeg:

5 m (raku organellid) 0.006 s = 6 ms

50m (rakud) 0.6s

1 m (organism) 8 aastat

Nagu näeme, on organellis difusioonikiirus sedavõrd suur, et molekul võib umbes 200 korda sekundis läbi organelli difundeeruda. Terve raku mõõtmes on see aga ainult paar koda sekundis. Difusiooniline ainete transport organismi piires on aga lootusetult aeglane. Seetõttu metaboliitide kaugtransport toimubki peamiselt voolamise abil, närvierutus aga liigub elektri-impulsside abil.

Soojusjuhtivus

Tahkes kehas on eriti hästi näha, et soojendades keha ühte osa jõuab soojus varsti jaguneda ühtlaselt üle kogu keha. Soojus nagu difundeeruks laiali. Sama toimub ka gaasides ja see ongi kehade soojusjuhtivus. Kuna soojus on põhimõtteliselt molekulide kineetiline energia, siis selle ‘laialidifundeerumine’ tähendab energia ülekannet põrgetel, kus kiiremini liikuvad molekulid jagavad oma energia teiste molekulidega. Nii kujuneb kehas lõpuks üsna ühtlane molekulide kiiruste jaotus. Et soojusjuhtivuse mehhanism on difusioonile sarnane, siis on ka vastavad valemid sarnased. Näiteks soojuse liikumine läbi varda pikkusega l ja ristlõikepinnaga S on

kus kontsentratsioonide vahet asendab temperatuuride vahe ja difusioonikonstanti soojusjuhtivuse konstant

Soojusjuhtivuse konstant on difusioonikonstant korrutatud erisoojusega, mis on tihedus korda massiühiku soojusmahtuvus .

Sisehõõrdumine, viskoossus

Voolamine on molekulide samaaegne ühesuunaline liikumine. Voolamine toimub näiteks torudes rõhkude vahe mõjul. Elusolendites toimub voolamine veresoontes loomadel ja juhtsoontes (ksüleem, floeem) taimedel. Voolamine on peamine viis molekulide transportimiseks pikematel distantsidel kui ühe raku piires. Voolamine võib olla laminaarne ja turbulentne. Laminaarse voolamise puhul vedeliku või gaasikihid torus segunevad ainult difusiooni tõttu, seega vähe, ja kihid, mis alustasid teekonda toru seinte lähedal, on seal toru lõpuni. Molekulid, mis alustasid teekonda toru keskosas jäävad samuti sinna kuni lõpuni. Laminaarne voolamine on tavaline peentes torudes, nagu kapillaarsooned ja taimede juhtsooned. Tubulentsel voolamisel toimub pidev keeriseline liikumine toru sees, selgeid kihte asendavad keerised, milles molekulid liiguvad kord sente lähehedale, kord jälle kaugemale. Turbulentne voolamine on tavaline jämedates torudes. Vaadake näiteks korstnast väljuvat suitsu, aga sarnane keeriselisus on ka vere voolamisel jämedamates veresoontes.

Ka voolamine allub sama tüüpi proportsionaalsele seadusele nagu difusioon ja soojusjuhtivus, ainult siin on liikumapanevaks jõuks rõhkude vahe:

Pange tähele, et voolamise puhul on tavaks võrdetegurit esitada pöördsuurusena, viskoossusena. Mida suurem on viskoossus , seda aeglasem on voolamine sama rõhkude vahe ja sama voolu geomeetria puhul. Vedelike puhul on viskoossus põhjustatud peamiselt molekulidevahelistest sidemetest (tõmbejõududest). Kuna need temperatuuri tõustes nõrgenevad (molekulid liiguvad kiiremini ja kaugenevad üksteisest, keha paisub), siis vedelike viskoossus temperatuuri tõustes väheneb, voolamine kiireneb. Gaaside viskoossus põhineb teisel alusel, kuna nendes molekulidevahelised tõmbejõud ei ole tähtsad. Toru seinte lähedal liikuvad molekulid põrkuvad sageli seintega ja nende edasiliikumine piki toru on takistatud. Soojusliikumine aga pillutab molekule ka toru seintest eemale ja vastupidi, eemal olevaid molekule seinte suunas. Nii jäavad seinte poolt tulevad molekulid tsentri pool liikuvatele jalgu ja pidurdavad neid, aga tsentrist seinte poole liikuvad molekulid kiirendavad seinte lähedal asuvate voolusuunalist likumist. Kujuneb välja keskmine kiiruste profiil, mis on ruuthüperbooli kujuga, kusjuures kõige kiiremini voolavad molekulid toru keskel ja seinte äares on need peaaegu paigal (voolamise mõttes, mitte termilise liikumise mõttes). Kuna gaaside puhul viskoossus on tingitud molekulide difusioonist risti voolu suunaga, on ka viskoossustegur seotud molekulide soojusliikumise keskmise kiirusega ja vaba tee pikkusega:

,

kus  on gaasi tihedus. Viskoossus ei sõltu gaasi rõhust, kuna rõhu suurenedes tihedus küll kasvab, kuid vaba tee pikkus proportsionaalselt kahaneb.

Характеристики

Список файлов реферата