Geri Dön

Thermodynamic assessment of the entropy accumulation and exergy destruction in muscle and neuron cells

Kas ve sinir hücrelerinde entropi kazanımı ve ekserji yıkımının termodinamiksel değerlendirmesi

PDF İndir

  1. Tez No: 546145
  2. Yazar: BAHAR HAZAL YALÇINKAYA
  3. Danışmanlar: PROF. MUSTAFA ÖZİLGEN
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Biyoloji, Biyomühendislik, Biyoteknoloji, Biology, Bioengineering, Biotechnology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2019
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Yeditepe Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 121

Özet

Tüm canlı türleri, alt sistemlerine ve çevresine sürekli alışveriş yapan ve enerji veren açık sistemler olarak ele alınabilir. Enerjinin dönüştürülmesi her zaman fizik yasalarına uyar. Termodinamik yasalar, enerjinin iletilmesinin fizibilitesinin önemini göstermek için harika araçlardır. Biyolojik sistemler tarafından yapılan işlerde enerji alışverişi oldukça verimlidir. Enerji üretim yolu, hücre sitoplazmasında glikolizle başlarken, enerji üretiminin yüzde 90'dan fazla olduğu hücrelerin“elektrik santrali”olan mitokondride toplu enerji üretimi yapılır. Vücudun fonksiyonları, kas çalışma performansı ve sinir sistemi boyunca sinyal iletimi gibi mitokondride üretilen enerji kullanılarak elde edilir. Entropi ve ekserji termodinamik terimleri, biyolojik sistemlerin verimlerini yorumlama ve hesaplanan verimleri teorik değerlerle karşılaştırma becerisi sunar. Bu tez, farklı yüzme davranışları sırasında kalamar manto kasları, kalamar devi akson aksiyon potansiyel maliyetinin küresel ısınma etkisi ve bazal metabolizma ve vücudun aktif durumu sırasında domuz kardiyak kasları üzerine kapsamlı bir termodinamik incelemeyi temsil etmektedir. Termodinamik analiz, yavaş yüzme sırasında 3.82 J / (kg s) kimyasal ekserji tüketildiğini ve 0.28 J / (kg s) kas çalışması ürettiğini göstermektedir. Jet kaçışının 9.97 J / (kg s) bir ekserji tüketirken, 0.16 J / (kg s) 'lik bir kas çalışması üretir. Küresel ısınmanın dev kalamar nöronunda bilgi aktarımı üzerindeki etkilerini belirlemek için yapılan termodinamik analizler, sıcaklığın 6.3 ila 18.5oC entropi üretiminin yarı yarıya azaldığını göstermiştir. Bu sonuç sıcaklık arttıkça kalamar için yaşamın kolaylaştığını ima edebilir. Termodinamik analiz, bir domuzun kalbinin istirahatta 0,63 J / kg s ekserji tükettiğini ve 0,033 J / kg s kas kasılma çalışması ürettiğini göstermektedir. Aktif durumda, kalp 1.31 J / kg s ekserji tüketir ve 0.065 J / kg s kas çalışması üretir. Tüketilen kimyasal ekserji enerjisini zengin bileşiklere dönüştürmenin hesaplamaları, kalp kası aktif durumunun ekserjik olarak bazal dinlenme durumundan daha etkin olduğunu ortaya koymaktadır.

Özet (Çeviri)

All living species can be treated as open systems that are in continuous exchange matter and energy to its subsystems and surroundings. The transduction of energy always obeys the laws of physics. Thermodynamic laws are great tools to demonstrate the significance of the feasibility of transduction of energy. The energy exchange for work done by biological systems is highly efficient. The energy production path starts with glycolysis in the cytoplasm of the cell while bulk production of energy is produced in mitochondria that are the“powerhouse”of the cells, where more than 90 percent of the cellular energy is produced. Functions of the body, like muscle work performance and signal transmission along the nervous system, are achieved by utilizing the energy generated in the mitochondria. The entropy and exergy thermodynamic terms provide an opportunity to interpret the efficiencies of biological systems and give the ability to compare calculated efficiencies with theoretical values. The thesis represents a comprehensive thermodynamic investigation on squid mantle muscles during different swimming behavior, the global warming effect of squid giant axon action potential cost and, pig cardiac muscles during basal metabolism and active state of the body. Thermodynamic analysis showed that during slow swimming, 3.82 J/(kg s) of chemical exergy was consumed, and a total muscle work of 0.28 J/(kg s) was produced while the jet escape consumes an exergy of 9.97 J/(kg s) and produces a muscle work of 0.16 J/(kg s). Thermodynamic analyses to determine the effects of the global warming on information transmittance in the giant squid neuron via Hodgkin and Huxley model showed that as temperature increases from 6.3 to 18.5 oC entropy generation was estimated to decrease by half, implying that living becomes easier for the squid as temperature increases. Thermodynamic analysis shows that a pig's heart consumed 0.63 J/kg s of exergy at rest and produced 0.033 J/kg s of muscle contraction work. In the active state, the heart consumed 1.31 J/kg s of exergy and produces 0.065 J/kg s of muscle work. The calculations of conversion of consumed chemical exergy into energy-rich compounds revealed that the active state of cardiac muscle is exergetically more efficient than that of the basal resting state.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    514954

    Thermodynamic assessment of the impact of the climate change on honeybees

    Bal arıları üzerinde iklim değişikliğinin etkilerinin termodinamik değerlendirmesi

    CENNET YILDIZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Kimya MühendisliğiYeditepe Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUSTAFA ÖZİLGEN

  2. Tez No

    653978

    Thermodynamic assessment of nutrition with laboratory animals

    Laboratuvar hayvanları ile beslenmenin termodinamik değerlendirmesi

    AYŞE SELCEN SEMERCİÖZ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Beslenme ve DiyetetikYeditepe Üniversitesi

    Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUSTAFA ÖZİLGEN

  3. Tez No

    518059

    Thermodynamic analysis and emission assessment of a diesel engine fueled with various fuels

    Farklı yakıtlarla yüklenen bir dizel motorun termodinamik analizi ve emisyon değerlendirmesi

    İBRAHİM YILDIZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Makine MühendisliğiUşak Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. HAKAN ÇALIŞKAN

  4. Tez No

    862764

    Atık kızartma yağı biyodizeli-dizel yakıt karışımına farklı nanoparçacık ( SiO2 ve TiO2) eklenmesinin bir dizel motorun termodinamik, ekonomik ve çevresel parametrelerine etkisinin incelenmesi

    Investigation of the effects of adding different nanoparticles ( SiO2 and TiO2) to waste cooking oil biodiesel-diesel fuel blends on the thermodynamic, economic, and environmental parameters of a diesel engine

    SOROUSH GHOLAMI GHANATI

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    EnerjiGazi Üniversitesi

    Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BATTAL DOĞAN

  5. Tez No

    676287

    Atık saklama alanlarında sezyumun geçirgen reaktif bariyer (GRB) sistemi ile arıtımının incelenmesi

    Investigation of the treatment of cesium in waste storage areas with the permeable reactive barrier (PRB) system

    ZEYNEB CAMTAKAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    KimyaEge Üniversitesi

    Nükleer Bilimler Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ŞULE AYTAŞ

    PROF. DR. SEVİLAY HACIYAKUPOĞLU

Geri Dön