Biofizika Oktató: Katona Péter.

Az előadások a következő témára: "Biofizika Oktató: Katona Péter."— Előadás másolata:

1 Biofizika Oktató: Katona Péter

2 Rugalmaság Katona Péter

3 Erők Katona Péter

4 Kollagén A kollagén egyike a természetben előforduló fehérjéknek
A természetben kizárólag állatokban található meg A kötőszövet fő alkotóeleme A szervezet teljes fehérjetartalmának kb 25-30%-át adja Katona Péter

5 Viszkozitás más elnevezéssel a belső súrlódás egy gáz vagy folyadék belső ellenállásának mértéke a csúsztató feszültséggel szemben a víz folyékonyabb, kisebb a viszkozitása, míg az étolaj vagy a méz kevésbé folyékony, nagyobb a viszkozitása minden valóságos folyadéknak vagy gáznak van viszkozitása a köznyelvben általában a nagy viszkozitású anyagokat sűrűn folyónak vagy egyszerűen sűrűnek, a kis viszkozitásúakat pedig könnyen mozgónak vagy hígnak nevezik azonban a sűrűség mint fizikai fogalom mást jelent a „híg” kifejezést helyesebb az ’alacsony koncentráció’ értelemben használni Katona Péter

6 Viszkozitás Általában egy gáz vagy folyadék lamináris áramlása* folyamán a közeg egyes rétegei különböző sebességgel áramlanak A különböző sebességű rétegek elcsúsznak, súrlódnak egymáson, melynek következtében nyíróerő lép fel Ennek az erőnek semmi köze a szilárd testek elmozdításakor ébredő súrlódáshoz, mert a felületre merőleges erőnek (jelen esetben a gáz-, vagy a folyadékrétegekek egymásra gyakorolt nyomásából származó erőnek) nincs hatása a nyíróerőre *A lamináris kifejezést a folyadékok és gázok mechanikája használja, az áramló közeg belső mozgásának leírására. Latin eredetű szó, jelentése: réteges. Katona Péter

7 Dinamikai viszkozitás
A viszkozitás értelmezését elsőként Newton adta meg, aki feltételezte, hogy a rétegek párhuzamos és egyenletes áramlása esetén az elmozdulás irányával ellentétes irányú súrlódó erő (F) egyenesen arányos a súrlódó felületek nagyságával (A) és a sebességgradienssel (du/dy) Az arányossági tényező az adott gáz vagy folyadék anyagi minőségére jellemző állandó a dinamikai viszkozitás (η): Katona Péter

8 Kinematikai viszkozitás
A dinamikai viszkozitásból kiindulva definiáltak még számos egyéb viszkozitást is Legismertebb és a kenéstechnikában legáltalánosabban használt a kinematikai viszkozitás, amely a dinamikai viszkozitás η és a folyadék sűrűségének ρ a hányadosa: Katona Péter

9 Viszkoelaszticitás Katona Péter

10 Viszkoelaszticitás Katona Péter

11 Felületi feszültség A felületi feszültség a folyadékok alapvető tulajdonsága, ami miatt a folyadékok a lehető legkisebb fajlagos felületű alakzatot (gömb) igyekeznek felvenni, ha külső erőtér nem hat rájuk Oka a folyadék részecskéi (atomok, egyszerű és összetett ionok, molekulák vagy ezekből felépülő kisebb aggregátumok) között fellépő kohéziós erő Ezért gömb alakú a kis méretű lebegő folyadékcsepp, vagy a szappanbuborék stb. A felületi feszültség következménye, hogy bizonyos tárgyak és állatkák a vízben nem süllyednek el, a víz felületén maradnak, bár a sűrűségük nagyobb, mint a folyadéké A felületi feszültség léte a molekuláris erőkkel függ össze Katona Péter

12 Felületi feszültség A folyadékok határfelületi rétegében lévő alkotórészek más energetikai állapotban vannak, mint a folyadék belsejében lévők Ennek oka az, hogy a folyadék felületén a kémiai és fizikai tulajdonságokat meghatározó mikrorészecskék aszimmetrikus erőhatások miatt nagyobb energiájú állapotban vannak, mint a folyadék belsejében elhelyezkedő azonos felépítésű, egymáshoz képest energetikailag kiegyensúlyozott társaik Tiszta anyagok esetén a felületi réteg felett az anyag gőz állapotú részecskéi találhatók, amelyben a részecskék átlagos távolsága lényegesen nagyobb – a vonzóerők lényegesen kisebbek –, mint a folyadék belsejében Katona Péter

13 Felületi feszültség A szomszédos molekuláktól származó kohéziós erők a folyadék belsejében kompenzálják egymást, a felületen viszont ezeknek az eredője a folyadék belseje felé mutat Ez azt jelenti, hogy a kohéziós erő a felületi molekulákat a folyadék belseje felé igyekszik elmozdítani. Katona Péter

14 Felületi feszültség A kohéziós erők a felületre ún. kohéziós nyomást fejtenek ki, amelyet közvetlenül megmérni nem lehet, de közelítő számítások alapján ez a nyomás például víz esetében az atmoszférikus nyomás több ezerszeresét is eléri Ez megmagyarázza, hogy a folyadékok összenyomhatósága kicsi, hiszen külső hatás nélkül is összenyomott állapotban vannak. Ennek az aszimmetrikus erőhatásnak a mértéke a felületi feszültség (jele γ, vagy σ), amely az anyagokra jellemző intenzív fizikai mennyiség. Katona Péter

15 Felületi feszültség Az elnevezése csak részben helytálló, ugyanis nem feszültség jellegű mennyiség, hanem mint a definíciós összefüggésből kitűnik: a felületben, annak egységnyi hosszúságú vonalában ható erővel (N/m), vagy egységnyi nagyságú felület létrehozásához szükséges munkával (J/m²), az ún. felületi munkával egyenlő. A tiszta folyadékok felületi feszültsége csökken a hőmérséklet növekedésével. A kritikus hőmérsékleten megszűnik a folyadék és annak gőze közötti különbség, a fázishatár is eltűnik, a felületi feszültség nullára csökken. Katona Péter