Биофизика. Башарина О.В - 22 стр.

UptoLike

Рубрика: 

ɝɞɟ ȝ
0
ɫɬɚɧɞɚɪɬɧɵɣ ɯɢɦɢɱɟɫɤɢɣ ɩɨɬɟɧɰɢɚɥ, ɱɢɫɥɟɧɧɨ ɪɚɜɧɵɣ
ɯɢɦɢɱɟɫɤɨɦɭ ɩɨɬɟɧɰɢɚɥɭ ɞɚɧɧɨɝɨ ɜɟɳɟɫɬɜɚ ɩɪɢ ɟɝɨ ɤɨɧɰɟɧɬɪɚɰɢɢ 1 ɦɨɥɶ/ɥ
ɜ ɪɚɫɬɜɨɪɟ; R – ɝɚɡɨɜɚɹ ɩɨɫɬɨɹɧɧɚɹ, Ɍɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɚ.
ɗɥɟɤɬɪɨɯɢɦɢɱɟɫɤɢɣ ɩɨɬɟɧɰɢɚɥ ȝƍɜɟɥɢɱɢɧɚ, ɱɢɫɥɟɧɧɨ ɪɚɜɧɚɹ
ɷɧɟɪɝɢɢ Ƚɢɛɛɫɚ G ɧɚ ɨɞɢɧ ɦɨɥɶ ɞɚɧɧɨɝɨ ɜɟɳɟɫɬɜɚ, ɩɨɦɟɳɟɧɧɨɝɨ ɜ
ɷɥɟɤɬɪɢɱɟɫɤɨɟ ɩɨɥɟ. Ⱦɥɹ ɪɚɡɛɚɜɥɟɧɧɵɯ ɪɚɫɬɜɨɪɨɜ:
ȝƍ = ȝ
0
+ RTlnC + zFȿ, (3.2.2)
ɝɞɟ F – ɱɢɫɥɨ Ɏɚɪɚɞɟɹ, z – ɡɚɪɹɞ ɢɨɧɚ ɷɥɟɤɬɪɨɥɢɬɚ (ɜ ɷɥɟɦɟɧɬɚɪɧɵɯ
ɟɞɢɧɢɰɚɯ ɡɚɪɹɞɚ), ȿɩɨɬɟɧɰɢɚɥ ɷɥɟɤɬɪɢɱɟɫɤɨɝɨ ɩɨɥɹ.
Ɍɪɚɧɫɩɨɪɬ ɜɟɳɟɫɬɜ ɱɟɪɟɡ ɛɢɨɥɨɝɢɱɟɫɤɢɟ ɦɟɦɛɪɚɧɵ ɦɨɠɧɨ ɪɚɡɞɟɥɢɬɶ
ɧɚ ɞɜɚ ɨɫɧɨɜɧɵɯ ɬɢɩɚ: ɩɚɫɫɢɜɧɵɣ ɢ ɚɤɬɢɜɧɵɣ.
ɉɚɫɫɢɜɧɵɣ ɩɟɪɟɧɨɫ ɜɟɳɟɫɬɜ ɱɟɪɟɡ ɦɟɦɛɪɚɧɭ
ɉɚɫɫɢɜɧɵɣ ɬɪɚɧɫɩɨɪɬɷɬɨ ɩɟɪɟɧɨɫ ɜɟɳɟɫɬɜɚ ɢɡ ɦɟɫɬ ɫ ɛɨɥɶɲɢɦ
ɡɧɚɱɟɧɢɟɦ ɷɥɟɤɬɪɨɯɢɦɢɱɟɫɤɨɝɨ ɩɨɬɟɧɰɢɚɥɚ ɤ ɦɟɫɬɚɦ ɫ ɟɝɨ ɦɟɧɶɲɢɦ
ɡɧɚɱɟɧɢɟɦ. ɉɚɫɫɢɜɧɵɣ ɬɪɚɧɫɩɨɪɬ ɢɞɟɬ ɫ ɭɦɟɧɶɲɟɧɢɟɦ ɷɧɟɪɝɢɢ Ƚɢɛɛɫɚ, ɢ
ɩɨɷɬɨɦɭ ɷɬɨɬ ɩɪɨɰɟɫɫ ɦɨɠɟɬ ɢɞɬɢ ɫɚɦɨɩɪɨɢɡɜɨɥɶɧɨ ɛɟɡ ɡɚɬɪɚɬɵ ɷɧɟɪɝɢɢ.
ɉɥɨɬɧɨɫɬɶ ɩɨɬɨɤɚ ɜɟɳɟɫɬɜɚ j
m
ɩɪɢ ɩɚɫɫɢɜɧɨɦ ɬɪɚɧɫɩɨɪɬɟ
ɩɨɞɱɢɧɹɟɬɫɹ ɭɪɚɜɧɟɧɢɸ Ɍɟɨɪɟɥɥɚ:
j
m
= –UC(dȝƍ/dx), (3.2.3)
ɝɞɟ U – ɩɨɞɜɢɠɧɨɫɬɶ ɱɚɫɬɢɰ, ɋɤɨɧɰɟɧɬɪɚɰɢɹ ɜɟɳɟɫɬɜɚ. Ɂɧɚɤ ɦɢɧɭɫ
ɩɨɤɚɡɵɜɚɟɬ, ɱɬɨ ɩɟɪɟɧɨɫ ɩɪɨɢɫɯɨɞɢɬ ɜ ɫɬɨɪɨɧɭ ɭɛɵɜɚɧɢɹ ȝƍ.
ɉɥɨɬɧɨɫɬɶ ɩɨɬɨɤɚ ɜɟɳɟɫɬɜɚɷɬɨ ɜɟɥɢɱɢɧɚ, ɱɢɫɥɟɧɧɨ ɪɚɜɧɚɹ
ɤɨɥɢɱɟɫɬɜɭ ɜɟɳɟɫɬɜɚ, ɩɟɪɟɧɟɫɟɧɧɨɝɨ ɡɚ ɟɞɢɧɢɰɭ ɜɪɟɦɟɧɢ ɱɟɪɟɡ ɟɞɢɧɢɰɭ
ɩɥɨɳɚɞɢ ɩɨɜɟɪɯɧɨɫɬɢ, ɩɟɪɩɟɧɞɢɤɭɥɹɪɧɨɣ ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɢɸ ɩɟɪɟɧɨɫɚ:
j
m
= m/(S·t) [ɦɨɥɶ/(ɦ
2
·ɫ)]. (3.2.4)
ɉɨɞɫɬɚɜɢɜ ɜ (5.3) ɜɵɪɚɠɟɧɢɟ ɞɥɹ ɷɥɟɤɬɪɨɯɢɦɢɱɟɫɤɨɝɨ ɩɨɬɟɧɰɢɚɥɚ
(5.2), ɩɨɥɭɱɢɦ ɞɥɹ ɪɚɡɛɚɜɥɟɧɧɵɯ ɪɚɫɬɜɨɪɨɜ ɩɪɢ ȝ
0
= const ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ
ɇɟɪɧɫɬɚɉɥɚɧɤɚ:
j
m
= –URT(dC/dx) – UCzF(dȿ/dx). (3.2.5)
ɂɬɚɤ, ɦɨɝɭɬ ɛɵɬɶ ɞɜɟ ɩɪɢɱɢɧɵ ɩɟɪɟɧɨɫɚ ɜɟɳɟɫɬɜɚ ɩɪɢ ɩɚɫɫɢɜɧɨɦ
ɬɪɚɧɫɩɨɪɬɟ: ɝɪɚɞɢɟɧɬ ɤɨɧɰɟɧɬɪɚɰɢɢ (dC/dx) ɢ ɝɪɚɞɢɟɧɬ ɷɥɟɤɬɪɢɱɟɫɤɨɝɨ
ɩɨɬɟɧɰɢɚɥɚ (dȿ/dx). Ɂɧɚɤɢ ɦɢɧɭɫɨɜ ɩɟɪɟɞ ɝɪɚɞɢɟɧɬɚɦɢ ɩɨɤɚɡɵɜɚɸɬ, ɱɬɨ
ɝɪɚɞɢɟɧɬ ɤɨɧɰɟɧɬɪɚɰɢɢ ɜɵɡɵɜɚɟɬ ɩɟɪɟɧɨɫ ɜɟɳɟɫɬɜɚ ɨɬ ɦɟɫɬ ɫ ɛɨɥɶɲɟɣ
ɤɨɧɰɟɧɬɪɚɰɢɟɣ ɤ ɦɟɫɬɚɦ ɫ ɟɝɨ ɦɟɧɶɲɟɣ ɤɨɧɰɟɧɬɪɚɰɢɟɣ; ɚ ɝɪɚɞɢɟɧɬ
ɷɥɟɤɬɪɢɱɟɫɤɨɝɨ ɩɨɬɟɧɰɢɚɥɚ ɜɵɡɵɜɚɟɬ ɩɟɪɟɧɨɫ ɩɨɥɨɠɢɬɟɥɶɧɵɯ ɡɚɪɹɞɨɜ ɨɬ
ɦɟɫɬ ɫ ɛɨɥɶɲɢɦ ɤ ɦɟɫɬɚɦ ɫ ɦɟɧɶɲɢɦ ɩɨɬɟɧɰɢɚɥɨɦ.
ȼ ɫɥɭɱɚɟ ɧɟɡɚɪɹɠɟɧɧɵɯ ɜɟɳɟɫɬɜ (z = 0) ɢɥɢ ɨɬɫɭɬɫɬɜɢɹ
ɷɥɟɤɬɪɢɱɟɫɤɨɝɨ ɩɨɥɹ (dȿ/dx) ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ Ɍɟɨɪɟɥɥɚ ɩɟɪɟɯɨɞɢɬ ɜ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ:
j
m
= –URT(dC/dx). (3.2.6)
ɋɨɝɥɚɫɧɨ ɫɨɨɬɧɨɲɟɧɢɸ ɗɣɧɲɬɟɣɧɚ, ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬ ɞɢɮɮɭɡɢɢ
D=URT. ȼ ɪɟɡɭɥɶɬɚɬɟ ɩɨɥɭɱɚɟɦ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ, ɨɩɢɫɵɜɚɸɳɟɟ ɩɪɨɫɬɭɸ
ɞɢɮɮɭɡɢɸɡɚɤɨɧ Ɏɢɤɚ:
j
m
= –D(dC/dx). (3.2.7)
22
       ��� �0 – ����������� ���������� ���������, �������� ������
����������� ���������� ������� �������� ��� ��� ������������ 1 ����/�
� ��������; R – ������� ����������, � – �����������.
       ����������������� ��������� �� – ��������, �������� ������
������� ������ G �� ���� ���� ������� ��������, ����������� �
������������� ����. ��� ������������ ���������:
                             �� = �0 + RTlnC + zF�,                (3.2.2)
       ��� F – ����� �������, z – ����� ���� ����������� (� ������������
�������� ������), � – ��������� �������������� ����.
       ��������� ������� ����� ������������� �������� ����� ���������
�� ��� �������� ����: ��������� � ��������.
       ��������� ������� ������� ����� ��������
       ��������� ��������� – ��� ������� �������� �� ���� � �������
��������� ������������������ ���������� � ������ � ��� �������
���������. ��������� ��������� ���� � ����������� ������� ������, �
������� ���� ������� ����� ���� ��������������� ��� ������� �������.
       ��������� ������ �������� jm ��� ��������� ����������
����������� ��������� ��������:
                            jm = –UC(d��/dx),                      (3.2.3)
       ��� U – ����������� ������, � – ������������ ��������. ���� �����
����������, ��� ������� ���������� � ������� �������� ��.
       ��������� ������ �������� – ��� ��������, �������� ������
���������� ��������, ������������� �� ������� ������� ����� �������
������� �����������, ���������������� ����������� ��������:
                            jm = m/(S·t) [����/(�2·�)].            (3.2.4)
       ��������� � (5.3) ��������� ��� ������������������ ����������
(5.2), ������� ��� ������������ ��������� ��� �0 = const ���������
�������—������:
                      jm = –URT(dC/dx) – UCzF(d�/dx).              (3.2.5)
       ����, ����� ���� ��� ������� �������� �������� ��� ���������
����������: �������� ������������ (dC/dx) � �������� ��������������
���������� (d�/dx). ����� ������� ����� ����������� ����������, ���
�������� ������������ �������� ������� �������� �� ���� � �������
������������� � ������ � ��� ������� �������������; � ��������
�������������� ���������� �������� ������� ������������� ������� ��
���� � ������� � ������ � ������� �����������.
       � ������ ������������ ������� (z = 0) ��� ����������
�������������� ���� (d�/dx) ��������� �������� ��������� � ���������:
                             jm = –URT(dC/dx).                     (3.2.6)
       �������� ����������� ���������, ����������� ��������
D=URT. � ���������� �������� ���������, ����������� �������
�������� – ����� ����:
                            jm = –D(dC/dx).                        (3.2.7)
                                    22