BIOFIZYKA - egzamin - sesja zimowa

ZADANIA RACHUNKOWE

1. Która z wymienionych jednostek nie jest jednostką podstawową w układzie SI: metr, kandela, dżul, amper?

dżul -

2. Gęstość substancji wynosi
. Wyraź tę gęstość w
.

3. Oblicz energię kinetyczną cząsteczki gazu doskonałego w temperaturze
. Liczba Avogadra to
.

4. Oblicz zmianę energii wewnętrznej 4 moli gazu dwuatomowego podczas izobarycznego ogrzewania, jeżeli zmiana temperatury wynosi
. Stała gazowa to
.

5. Oblicz wartość parametru kappa
dla 2 moli gazu dwuatomowego.

6. Podaj równanie adiabaty.

Odpowiedź

Przemiana adiabatyczna - przemiana zachodząca bez wymiany ciepła z otoczeniem:
.

Wykorzystując I zasadę termodynamiki:

dla 1 mola gazu wynosi:

Z równania stanu gazu doskonałego wynika, że

Ostatecznie możemy zapisać:

Korzystając ponownie z równania stanu gazu doskonałego
, uzyskujemy:
.

Równanie adiabaty gazu doskonałego w zmiennych p i V zwane równaniem Poissona ma więc postać:
. Równanie Poissona może przybierać również postać:
.

7. Oblicz pracę wykonaną przez 2 mole gazu w przemianie izobarycznej, jeżeli zmiana temperatury wynosi
.

8. Oblicz pracę wykonaną przez 4 mole gazu jednoatomowego podczas przemiany izochorycznej, jeżeli zmiana temperatury wynosi
.

Odpowiedź

Praca wykonana przez gaz w przemianie izochorycznej jest pracą objętościową, tzn. jest związana ze zmianą objętości.

Jeżeli więc:
, to
, czyli:
, co oznacza, że w przemianie izochorycznej praca nie jest wykonywana.

9. Entropia układu w stanie początkowym wynosi
, a w stanie końcowym
. Oblicz prawdopodobieństwo termodynamiczne stanu końcowego, jeżeli dla stanu początkowego wynosi
.

10. Oblicz zmianę entalpii dla 4 moli gazu doskonałego ogrzewanego w przemianie izobarycznej od temperatury
do
. Gaz ten jest gazem dwuatomowym.

11. Oblicz potencjał chemiczny składnika, jeżeli zmiana ilości moli tego składnika o
spowodowała zmianę jego entalpii swobodnej o
.

12. Oblicz zmianę entalpii swobodnej spowodowanej przeniesieniem
jonów dwuwartościowych w polu elektrycznym o napięciu
. Stała Faradaya wynosi
.

13. Oblicz stałą dyfuzji, jeżeli przy gradiencie stężeń
, szybkość dyfuzji wynosi
. Powierzchnia, przez którą substancja dyfunduje wynosi
.

14. Oblicz ciśnienie osmotyczne wywierane przez roztwór o stężeniu
w temperaturze
. Stała gazowa to
.

15. Przenosząc cząstkę w polu o różnicy potencjałów
, wykonano pracę
. Oblicz ładunek tej cząstki.

16. Oblicz prędkość rozchodzenia się fali akustycznej w cieczy o gęstości
, jeżeli opór akustyczny wynosi
.

gdzie:

- opór akustyczny

- gęstość ośrodka

- prędkość fali w danym ośrodku

17. Oblicz natężenie dźwięku o częstotliwości
, jeżeli poziom natężenia dźwięku wynosi
. Natężenie wzorcowe to
.

18. Fala akustyczna o częstości
jest emitowana przez nieruchome źródło. Fala rozchodzi się w powietrzu z prędkością
. Jaką częstotliwość zarejestruje obserwator zbliżający się z prędkością
?

Zjawisko Dopplera

gdzie:

- częstotliwość fali odbieranej przez odbiornik (np. przez obserwatora)

- częstotliwość fali wysyłanej przez źródło

- prędkość fali dźwiękowej w powietrzu

- prędkość odbiornika (np. prędkość, z jaką porusza się obserwator)

- prędkość źródła dźwięku

19. Z jaką prędkością rozchodzi się fala akustyczna w dwuatomowym gazie o gęstości
, jeżeli ciśnienie gazu wynosi
?

20. Oblicz pęd fotonu o długości fali
. Stała Plancka to
.

21. Oblicz długość fali odpowiadającej fotonowi o energii
.

22. Jądro atomowe o liczbie masowej
i liczbie atomowej
uległo 3 razy przemianie
oraz 4 razy przemianie
. Ile będzie wynosić liczba masowa
oraz liczba atomowa
po następujących przemianach promieniotwórczych?

I przemiana
:

II przemiana
:

III przemiana
:

I przemiana
:

II przemiana
:

III przemiana
:

IV przemiana
:

Odpowiedź: Liczba masowa
, a liczba atomowa
.

23. Jaka część początkowej liczby jąder
ulegnie rozpadowi po czasie
godzin, jeżeli czas połowicznego rozpadu wynosi
godzin?

Odpowiedź: Po czasie
pozostanie
początkowej liczby jąder.

24. Po przejściu przez warstwę substancji o grubości
natężenie promieniowania maleje dwukrotnie. Ile razy zmaleje natężenie promieniowania po przejściu przez warstwę o grubości
?

Odpowiedź: Po przejściu przez warstwę o grubości
, natężenie promieniowania zmaleje 8,2 razy.

ZADANIA TEORETYCZNE

1. Omów stany stacjonarne i zmiany entropii w układzie otwartym.

2. Omów przekazywanie informacji w układzie nerwowym.

3. Omów transport bierny przez błony komórkowe.

4. Omów podstawowe zjawiska wykorzystywane w diagnostyce weterynaryjnej.

5. Omów powstawanie promieniowania jonizującego elektromagnetycznego.

---