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Clase 06: Termodinámica y amp Energetics - Biología


Clase 06: Termodinámica y Energética

La primera ley de la termodinámica es que no pensarás que la entropía es irreversible.

He escuchado que un enfriador de carcasa dura generalmente tiene paredes llenas de poliestireno.

Ciertamente, ese & # x27t es un buen aislante, pero ¿no es & # x27t mejor el aire? ¿Por qué no llenar las paredes principalmente con aire (y luego usar solo suficiente poliestireno para asegurarse de que la pared interior y la pared exterior estén estructuralmente bien conectadas)?

La gran diferencia en la que puedo pensar es que el movimiento del aire distribuye el calor de una manera indeseable, ¿o tal vez es más caro de hacer? O tal vez estoy equivocado acerca de la conductividad térmica del aire (sé que varía con la temperatura, por ejemplo).

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¿Cómo se calcula la temperatura a una distancia determinada de una fuente de calor por convección?

He olvidado mucho de mi termo de la licenciatura y ahora estoy reflexionando sobre un problema en el trabajo.

¿Hay alguna manera de calcular el aumento de temperatura esperado en un medio a granel a una distancia determinada de una fuente de calor?

He hecho un montón de suposiciones para estructurar una pregunta vaga en el trabajo. I & # x27m asumiendo que tengo un tanque de 5m 3, con

16.8 m 2 de superficie, y este tanque está fijado a 100 grados C. El aire alrededor del tanque es de 25 grados C para empezar. Estoy ignorando el calor radiante en esta simplificación.

Me gustaría saber a qué distancia la temperatura del aire ambiente alrededor del objeto es de 50 grados centígrados. Creo que necesitaría encontrar una buena fórmula empírica para el coeficiente de transferencia de calor del aire. Si puedo encontrar eso, puedo calcular dQ / dt. Pero aquí es donde me estoy atascando.

Sé que la temperatura del aire debería aumentar con el tiempo dado que este tanque es una fuente de calor fija. No estoy seguro de si debo tener eso en cuenta o cómo. Solo me preocupan las condiciones de equilibrio.

¿Alguien podría ofrecer alguna idea de dónde se rompe mi línea de pensamiento o de un posible próximo paso? Gracias.


Clase 24: Introducción a la mecánica estadística

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Tópicos cubiertos: Introducción a la mecánica estadística

Instructor / ponente: Moungi Bawendi, Keith Nelson

Clase 1: Estado de un sistema.

Tema 3: Energía interna.

Clase 5: Cambios adiabáticos

Clase 6: Termoquímica

Clase 9: La entropía y la.

Clase 10: Entropía e irr.

Clase 11: Equ. Fundamental.

Clase 12: Criterios para sp.

Clase 13: Energía libre de Gibbs

Clase 14: Multicomponente.

Clase 15: Equili Químico.

Clase 16: Temperatura, pr.

Clase 17: Equilibrio: ap.

Clase 18: Equilibrios de fase.

Clase 19: Clausius-Clapey.

Tema 20: Equilibrios de fase.

Clase 21: Soluciones ideales

Clase 22: Solución no ideal.

Clase 23: Coligativo pro.

Clase 24: Introducción a.

Clase 25: Función de partición.

Clase 26: Función de partición.

Clase 27: Mec estadístico.

Clase 29: Aplicaciones: c.

Clase 30: Introducción a.

Clase 31: Reacción compleja.

Clase 32: Estado estacionario an.

Clase 33: Reacciones en cadena

Clase 34: Dep. De temperatura

Clase 35: Catálisis enzimática

Clase 36: Autocatálisis a.

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PROFESOR: La última vez, bajo la tutela del profesor Blendi, comenzó a ver algunas de las consecuencias, las consecuencias más inmediatas, de algunas de las propiedades que hemos estado discutiendo en las últimas conferencias de las mezclas líquidas binarias. Y, en particular, comenzó a mostrarles algunas de las propiedades coligativas por las cuales ves cambios en la presión de vapor y el punto de ebullición, etc., que surgen porque tienes líquidos en mezclas y esto afecta sus potenciales químicos. Y hoy quiero comenzar analizando la cuarta propiedad coligativa que se ve comúnmente, lo que se llama presión osmótica. Y mencioné esto antes. Hoy haremos un cálculo cuantitativo de sus efectos. Y luego comenzaremos con una unidad diferente del curso. Empezaremos por la mecánica estadística. Así que continuemos con las propiedades coligativas.

Y la presión osmótica juega un papel muy importante, ciertamente en toda la biología, porque, por supuesto, dentro de las células biológicas hay soluciones. El agua está ahí, junto con un montón de otros componentes. Y así, el potencial químico del agua se ve fuertemente afectado por todos los demás componentes. Y esto tiene efectos profundos sobre lo que implica mantener un equilibrio entre lo que sucede dentro y fuera de la célula. Y este es el caso de todos los organismos. Y, por supuesto, también se explota en todo tipo de contextos. Entonces, lo que está sucediendo con la presión osmótica es que tienes una situación en la que hay una membrana semipermeable. Permite que uno de los componentes pero no otros pasen. Y normalmente eso es agua. Aunque, por supuesto, podría ser cualquier cosa.

Entonces, en el laboratorio, la forma en que esto normalmente se ve es algo como esto. Aquí está tu membrana semipermeable. Afuera, podemos imaginar que hay líquido puro A. Podría ser agua, podría ser otra cosa. En el interior, tienes A mezclado con B, uno o más componentes. Y luego hay algo de nivel de líquido fuera del recipiente. Por supuesto, A puede pasar entre la membrana, atravesarla. Entonces, lo que termina sucediendo es que, si solo observa la situación, lo que notará de inmediato es que el líquido de aquí sube más alto que el líquido que lo rodea. Está en un nivel superior. Parece contradictorio al principio. Y, de hecho, puede ser enormemente mayor. Pero eso es lo que pasa. Entonces, hay una altura adicional, h, de líquido dentro del recipiente en relación con lo que está fuera de él. Y eso significa que la presión aquí dentro debe ser mayor, ¿verdad? Por supuesto, el peso de este líquido está presionando lo que hay aquí abajo. Entonces la presión adentro aquí es más alta que la presión afuera. Pero, por supuesto, por lo que ya sabe sobre las mezclas líquidas, esto debería tener sentido. Porque lo que está sucediendo es que si estas cosas están a la misma presión, sabes que el potencial químico de A será menor en la mezcla. Siempre es más bajo en la mezcla que en A puro. Así que no hay nada que impida que A se apresure. Así que A se apresura hacia dentro. Si el nivel del líquido sube, aumenta la presión aquí. Pero a medida que aumenta la presión, ahora el potencial químico cambia y aumenta. Entonces, eventualmente, se restablece el equilibrio. Porque estos no están a la misma presión. La presión adicional significa que el potencial químico de A aumenta. Por supuesto, baja en virtud de estar en la mezcla. Y esas dos cosas eventualmente alcanzarán un equilibrio en el que el potencial químico de A es el mismo en todas partes, como debe ser.

Entonces, lo que calcularemos ahora es, está bien, cuánto sube la presión. Cuando eso pasa. Así que echemos un vistazo. Y así, por supuesto, hay todo tipo de ejemplos. En uno típico, A sería agua. Y B sería uno o más azúcares. Todo tipo de otros componentes potenciales también. Bien, consideremos la presión en dos lugares que están al mismo nivel. La misma altura. A este un punto lo etiquetaremos como alfa. Pongamos algo de color aquí. Tendremos puntos alfa y beta. Y haremos esta distancia l.

Así que ahora calculemos primero cuál es la presión en ambos puntos. Va a ser más alto aquí, debido a este líquido adicional en la parte superior. Entonces, si miramos el punto alfa, bueno, comencemos en el punto beta, en realidad. Ese es el más simple ya que no tiene el líquido adicional. Y, en primer lugar, solo está la presión atmosférica. Entonces hay una presión externa. Ciertamente, por lo general, sería solo la presión atmosférica. Está empujando hacia abajo aquí. También está ahí. Así que eso tiene que tener en cuenta. Así que está nuestra presión externa. Y luego está el producto de esta altura por la densidad de la solución. Veces la constante de fuerza gravitacional. Y trabajaré en eso momentáneamente para que vean que esa es realmente la presión. Eso es ejercido por la cantidad de líquido que está por encima de este nivel.

Pero antes de hacer eso, pongamos presión en el punto alfa. Entonces p alpha. Y eso es p externo más l rho g. Pero ahora, hay una altura adicional además de eso. Entonces también hay h rho g. Hay una presión extra. Etiquetaremos este pi. Entonces podemos escribir p alfa es igual ap beta más h rho g. Lo que diremos es igual ap beta más pi. Ahora, solo para asegurarnos de que todos estamos en la misma página acerca de que estas cantidades son la presión que ejerce el líquido, veamos eso. Entonces l por rho por g. Debe ser una presión que sea una fuerza por unidad de área. Y, en particular, será un peso por unidad de área. Recuerde que el peso es la fuerza que ejerce una masa. Y lo ejerce debido a la constante gravitacional. ¿Así que lo que sucede? Bueno, esto es solo una extensión. Rho es una densidad, ¿verdad? Entonces es masa por unidad de volumen.

Y, por supuesto, g es solo nuestra constante de fuerza gravitacional. Entonces estará en unidades de metros por segundo al cuadrado. Entonces, ¿qué va a pasar? Si multiplicamos l por rho juntos, estas son unidades de longitud. Son unidades de volumen. Lo que obtendremos entonces es masa por unidad de área. Y eso es lo que es, por supuesto. Se distribuye por el área de esa superficie donde está el punto alfa. Entonces, estos dos juntos, l multiplicado por rho, nos dan masa por unidad de área. Entonces podría ser en unidades de kilogramos. Por unidad de área, por metros cuadrados. Y ahora vamos a multiplicar eso por la constante de fuerza gravitacional. Así que ahora vamos a tener todos juntos kilogramos por metro segundo al cuadrado. En otras palabras, es fuerza por unidad de área.

Y eso es lo que tenemos. Y ahora, por supuesto, tenemos el componente adicional. Debido a la altura aquí. Ahora bien, ¿qué sabemos sobre el potencial químico en ambas partes? El potencial químico debe ser igual en el exterior y en el interior del recipiente. Entonces mu A en el punto alfa es solo mu A del líquido a presión p más pi y temperatura T. Y eso tiene que ser igual a mu A en el punto beta. Pero el punto beta está solo en el líquido puro. Así que eso es solo mu A estrella del líquido a presión py temperatura T. Así que aquí está el potencial químico en el punto beta. Aquí está en el punto alfa. Esos dos tienen que ser iguales entre sí. Y ahora solo usaremos la ley de Raoult. ¿Y qué nos dice eso? Tenemos RT log de xA más mu A estrella del líquido a presión p más pi y T Por lo tanto, existe nuestro potencial químico dentro del recipiente. Y eso es igual a mu A estrella del líquido puro en el punto beta.

Y entonces podemos reescribir esto como RT log xA. Más mu Una estrella líquida a presión p más pi de T menos mu Una estrella a presión p es igual a cero.

Bien, ahora necesitamos la dependencia de la presión del potencial químico. Pero ciertamente tenemos una expresión para eso. Entonces sabemos que dG es S dT más V dp. La temperatura es la misma en ambos lados. Pero debemos preocuparnos por lo que sucede a diferentes presiones. Entonces, a T constante, dG es V dp. Entonces, si miramos el potencial químico, que es solo la energía libre de Gibbs por mol, entonces d mu A estrella es VA estrella molar dp. En otras palabras, la diferencia en el potencial químico es que este cambia en función de la presión. Va a estar dado por el volumen molar de a en estas condiciones en el líquido puro dp. Es solo el potencial, la dependencia de la presión de G. No es el tipo de tema que hubiera pensado que alejaría a mucha gente. Pero nunca se sabe. está bien.

Para el resto de ustedes que están dispuestos a soportarme, continuemos. Así que ahora integremos. Necesitamos conocer el cambio en mu A con un salto finito de presión desde el interior hacia el exterior del recipiente. Así que simplemente nos vamos a integrar. Entonces, si quiero mu A estrella a presión p más pi menos mu A estrella a presión p, entonces solo tengo que integrar de p ap más pi VA bar estrella dp. Y ahora voy a asumir, y esta es ciertamente una suposición segura, que esta cantidad, este volumen molar, no va a cambiar. En otras palabras, el volumen molar del líquido A no va a cambiar significativamente, pasando de la presión de aquí a la presión de aquí. A gran escala, es un pequeño cambio de presión. Podemos suponer que el líquido es incompresible con ese pequeño cambio de presión. Lo que significa que esto es constante, ya que todo lo que tenemos es simplemente VA barra estrella multiplicada por pi.

Entonces, sustituyendo aquí, ahora hemos calculado esta diferencia, es un resultado simple. Entonces, simplemente tenemos que RT log xA más VA bar star pi es igual a cero. Ahora, viste la última vez, y trabajaré con esto rápidamente nuevamente, que el logaritmo de xA se puede escribir aproximadamente como menos nB sobre nA si recuerdas, esto vino de escribir que esto es igual al logaritmo de uno menos xB . Pero estamos asumiendo que B es el constituyente menor aquí. Entonces xB es un número pequeño. De modo que esto es aproximadamente igual a menos xB. Y eso es solo menos nB sobre nA más nB. Y dado que nB es mucho más pequeño que nA, esto es aproximadamente igual a menos nB sobre nA.

Entonces vamos a hacer esta sustitución. Además, esta cantidad, este volumen molar de A sobre el líquido puro, dado que la concentración de B es baja, podemos asumir que este es solo el volumen molar de A en general. Entonces, en otras palabras, podemos escribir VA barra estrella. Podemos escribirlo simplemente como barra VA. Es decir, no nos vamos a preocupar por cambios en el volumen molar, ya sea en función de la presión o en función de la concentración a las bajas concentraciones que estamos trabajando. Y luego, tenga en cuenta que nA multiplicado por VA por mol es solo el volumen total. Vaya, no bar. No la cantidad molar. Esta es la cantidad molar multiplicada por el número de moles. Entonces solo nos da VA, el volumen total, ocupado por A. Y usando estos dos resultados, entonces tenemos ese RT multiplicado por nB negativo sobre nA, ese es este resultado. Más VA sobre nA multiplicado por pi es igual a cero. nA se cancelará. Y finalmente, dado que casi todo el volumen se debe a A, de nuevo porque B es el constituyente menor, podemos aproximarnos más a que VA es aproximadamente igual a V. Así que, finalmente, deshaciéndonos del nA en los denominadores, nos queda un expresión simple. pi multiplicado por V es RT nB.

Así que tenemos una expresión muy simple que se llama expresión de van't Hoff, y observe cómo se asemeja a la ley de los gases ideales. Esta es la presión multiplicada por el volumen igual al número de moles multiplicado por RT. Por supuesto, realmente es un cambio de presión. Y esta cantidad de moles es la cantidad de moles de un componente invitado en una solución. Pero tiene la misma forma con la que está familiarizado. También, a veces es conveniente sustituirlo, ya que nB sobre V, eso es solo la concentración. Esa es la cantidad de lunares sobre el volumen.

Y en ese caso, la expresión se reescribe como pi es RT por c, donde se entiende que esta es la concentración del soluto. OK, alguna pregunta?

Trabajemos en un problema numérico. Estas cosas pueden parecer un poco, pueden parecer simples, pero a veces cuando se enfrentan a un problema, a veces puede parecer menos obvio qué hacer. Y también los resultados pueden parecer un poco sorprendentes. Así que solo quiero trabajar con un ejemplo numérico simple para ver cómo se desarrollan. Intentemos, imaginemos que tenemos 10 gramos de sólido desconocido. Disuelto en 1000 gramos de agua. La presión de vapor es de 25.195 torr a 27 grados C. Y la presión de vapor de agua pura es de 25.000. No, 200 torr a la misma temperatura.

Primero, calculemos el peso molecular del sólido. Creo que esto es lo que vi desde la última vez. Entonces esto es sencillo. Va a provenir de la disminución de la presión de vapor, no de la presión osmótica, que haremos a continuación. Entonces, el delta p de H2O es menos xB por p estrella de H2O. Muy bien, esto es de la última vez. La expresión para la reducción de la presión de vapor. Debido a la concentración de la fracción molar de B. Y entonces xB es 0.005 torr sobre 25.2 torr. ¿Derecha? Y eso es 1,98 veces 10 elevado a menos 4. Así que esa es nuestra fracción molar de B. Y luego xB es nB sobre nA más nB. Entonces, ahora tenemos esto, son 10 gramos divididos por el peso molecular, que está en gramos por mol, más de 1000 gramos de agua. Dividido por 18 gramos por mol más 10 gramos dividido por el peso molecular en gramos por mol. Pero dado que la solución es abrumadoramente agua, podemos deshacernos de este término y simplificar las matemáticas. ¿Puedes ver eso? Supongo que apenas.

Entonces esto resulta ser aproximadamente 1,98 veces 10 elevado a menos 4. Y si resolvemos el peso molecular, entonces terminamos con 907 gramos por mol. Eso es usar una de las propiedades coligativas que viste la última vez. Ahora, sin embargo, terminemos calculando la presión adicional que encontraremos. Entonces, ¿cuál es la presión osmótica de la solución? Así que ahora vamos a suponer que tenemos esa solución adentro, en una situación como esta donde hay agua pura afuera que puede entrar. Y habrá un exceso de presión debido a que el agua se precipita hacia la solución. ¿Así que lo que sucede? Y usemos un valor de la densidad. 0.995 gramos por centímetros cúbicos.

Entonces, pi es RT por c. Eso es 0.08314 bar por mol de Kelvin. Veces 300 K veces c. c es nB sobre V. Entonces son 10 gramos divididos por 907 gramos por mol, más de 1010 gramos por encima de 0.995 gramos por mililitro, estoy equiparando con centímetros cúbicos. Y eso resulta ser 1.09 veces 10 al menos el quinto mol por milímetro. Pongamos eso en litros. Entonces, multiplicaremos por 1000 mililitros por litro. Entonces es 1.09 veces 10 a los 5 moles por litro. OK, si.

PROFESOR: Veamos. Oh, no lo olvides, cierto.

PROFESOR: Ah, sí, sí, sí. Y creo que ese es el caso también en las notas. Sí. Gracias. Bien, entonces la concentración, solo para calibrarnos aquí, es una concentración bastante baja, ¿verdad? Se trata de 10 a menos 5 moles por litro. La sobrepresión es de 0,27 bar. En otras palabras, alrededor de un cuarto de atmósfera. Uh-oh, ¿qué está pasando?

PROFESOR: Lo siento, ¿dónde exactamente?

PROFESOR: Oh, sí. Si, lo siento. Sí. 10 a menos 2 moles por litro. Está bien.

Y entonces la presión que resulta es una presión modesta, ¿verdad? Se trata de un cuarto de atmósfera de exceso de presión. 2,7 veces 10 a los 4 pascales. Así que calculemos, dada esta pequeña presión adicional, qué tan alto va a llegar el líquido, por encima del nivel de la solución. ¿Alguien quiere adivinar? Ya sabes, un centímetro. 10 centímetros. 100 centímetros? Dame un orden de magnitud. ¿Quién adivina un centímetro? Tienes tres opciones. Uno, 10 y 100, y tienes que hacer uno. ¿Quién adivina un centímetro? ¿Quién adivina 10 centímetros? ¿Quién adivina 100 centímetros? está bien. Afortunadamente, no hacemos conjuntos de problemas. U otros problemas científicos por voto popular. Más bien, simplemente los resolvemos. Cuando sea posible.

Entonces, ¿cuál es la altura de una columna de solución? Bueno, ese pi, recuerda, es igual a rho por g por h, ¿verdad? Y sabemos pi ahora. Entonces h es pi sobre rho por g. Entonces es 2.7 veces 10 a los 4 pascales sobre rho, eso es 0.995 gramos por centímetro en cubos. Veces 1 kilogramo sobre 1000 gramos por 100 centímetros por metro en cubos. Solo estoy poniendo esto en unidades que me darán, que estarán en metros, multiplicado por 9,8 metros por segundo al cuadrado. Y cuando multiplico todo eso, son 2,8 metros. Entonces esa pequeña presión insignificante termina siendo de metros de altura. Más alto que cualquiera de nosotros, de lejos. Lo siento, está hasta ahí. Y eso es bastante típico. Y eso significa que en realidad hace que la presión osmótica sea un método de medición muy, muy sensible. Si desea determinar un peso molecular, por ejemplo. Porque es tan alto, eso significa, y por supuesto, puedes medir esa altura con bastante precisión. Ciertamente dentro de aproximadamente un milímetro. Y, por lo tanto, incluso en concentraciones relativamente modestas, es fácil ver el efecto y medir el impacto. Y utilícelo para calcular las propiedades del soluto.

OK, alguna pregunta? Bien. Ahora vamos a empezar algo nuevo. Hasta ahora, lo que han visto, y espero llegar a apreciar, es que toda la estructura de la termodinámica se basa en la observación y la deducción macroscópicas empíricas. Observamos cosas. Formulamos estas amplias leyes termodinámicas. Todo macroscópico. No depende en absoluto de ningún modelo microscópico. Y, de hecho, gran parte de ella se formuló antes de que existiera un buen modelo microscópico de la materia. Antes, la teoría atómica de la materia y las moléculas, etc., estaba bien desarrollada. Y es increíble lo poderoso que es todo ese formalismo, ¿verdad? En cierto sentido, aunque pueda parecer que se está descuidando lo que ahora sabemos que es una parte importante de la naturaleza, en realidad parte de su poder es su empirismo. ¿Derecha? Hay un número muy reducido de leyes fundamentales de las que se sigue todo lo demás. Y en este punto, por supuesto, hay una enorme confianza en ese pequeño número de leyes. Debido a que han sido verificados en tantos contextos. Pero, al mismo tiempo, conocemos la teoría atómica de la materia. Sabemos que hay átomos y moléculas. Por tanto, debería ser posible, al menos en principio, partir de un enfoque puramente microscópico de la naturaleza. Y solo basado en descubrir las propiedades microscópicas. Y luego decir, bueno, está bien, mi material macroscópico es solo una colección de esas entidades microscópicas. También debería poder descifrar la termodinámica macroscópica. Debería poder comenzar desde mi imagen microscópica y llegar a resultados termodinámicos macroscópicos.

Y de hecho, eso es posible. Y la formulación teórica para ello es lo que se llama mecánica estadística. Se llama así porque, por supuesto, no le sorprenderá saber que va a requerir un tratamiento estadístico. Vamos a tratar con moles de material. Pero ahora vamos a intentar pensar en sus propiedades microscópicas. Por tanto, no trataremos con un número n de moles, sino con 10 al número 24 de moléculas o átomos. Y sabe que no podremos realizar un seguimiento de cada uno de sus estados individuales, todo el tiempo. Es posible que podamos hacer un cálculo excelente de la mecánica cuántica o de la mecánica clásica que describa los estados en los que podrían estar. Pero en la práctica no hay forma de que podamos realizar un seguimiento de todo eso de forma experimental o teórica.

Entonces, en algún momento, tendremos que introducir estadísticas. Tomar lo que sabemos sobre las propiedades microscópicas e intentar pasar de ahí a los resultados macroscópicos. La termodinámica que hemos visto hasta ahora. Y de eso se trata la mecánica estadística. Así que intentemos introducir un poco de mecánica estadística. Adónde vamos a ir desde lo que sabemos sobre propiedades microscópicas hasta la termodinámica macroscópica. Ese es nuestro objetivo.

Así que comencemos tratando de calcular las energías de moléculas individuales o partículas individuales. ¿Y cuál es la probabilidad de que alguna molécula, una de las moléculas de oxígeno en algún lugar de esta habitación, esté en cierto estado de energía? ¿Derecha? Y cuál va a ser nuestra estrategia, es determinar cuáles son las probabilidades de que las moléculas estén en ciertos estados con ciertas energías. Y si podemos determinar eso para todos los estados posibles, entonces podemos promediarlos. Entonces, sin hacer un seguimiento de cada molécula individual, podríamos calcular una energía promedio, que es lo que medirías termodinámicamente cuando observas la colección completa y mides lo que llamamos u, ¿verdad? Por supuesto, realmente estamos promediando energías dispares de muchos átomos o moléculas diferentes. No todos tienen la misma energía molecular. Y no tratamos de medir sus energías individuales. Entonces eso es lo que nos gustaría calcular. Y entonces nos gustaría poder saber cuáles son todas estas probabilidades de diferentes estados energéticos. Y luego de eso, promediando estadísticamente, cuáles son las energías promedio macroscópicas. Y otras cantidades macroscópicas. Entonces, comencemos por ahí.

Probabilidad de que una molécula, deba ser lo más específica posible, esté en el estado i con energía Ei. Y ahora mismo ni siquiera vamos a especificar la naturaleza del estado. Podríamos estar preocupados por la energía traslacional. Qué estado es, qué tan rápido zumba por la habitación. Podríamos preocuparnos por su energía vibratoria o rotacional, o su estado electrónico. Por ahora, ni siquiera lo especifiquemos. Digamos que lo único que realmente estamos especificando sobre el estado es que tiene algo de energía que presumiblemente conocemos.

Ahora, lo que nos gustaría es conocer una forma funcional para la probabilidad. Y no conocemos uno a priori. Pero pensemos en dos moléculas. Y la probabilidad de que uno de ellos tenga energía i y otro tenga energía Ej. También, déjeme decirlo, sería suficiente pensar incluso en una molécula y decir, pensemos en partes independientes de su energía. Digamos, energía traslacional en esta dirección. Y en dirección ortogonal. Lo que importa es que estamos pensando en dos energías independientes. Pueden ser moléculas separadas que no interactúan. O grados de libertad independientes en la misma molécula. Pero considerámoslo.

Entonces, una molécula está en el estado i, y esa otra molécula está en el estado j, con energía Ej. Entonces, lo que vamos a calcular es la probabilidad conjunta de que las dos moléculas estén en esos estados. Entonces queremos una probabilidad. Este, lo llamaremos Pi (Ei). Este sería Pj de Ej. Y esta probabilidad en conjunto será Pij (Ei + Ej). Podría escribir Ei coma Ej, pero la energía se suma. Y eso es crucial. Ahora, dado que las moléculas son completamente independientes, esto debería ser el producto de las probabilidades separadas. Dos eventos completamente independientes, o cosas cuya probabilidad queremos determinar juntos. Entonces, eso sugiere una forma funcional realmente simple. Porque lo que estamos diciendo aquí es que queremos una función de a más b, que es igual al mismo tipo de función de a multiplicado por el mismo tipo de función de b. En otras palabras, cuando multiplicamos estas funciones, obtenemos una función de la suma de esos argumentos. ¿Qué forma funcional hace eso? Exponencial. Seguro. Entonces, en otras palabras, e elevado a a más b es igual a e elevado a a multiplicado por e elevado a b. Entonces sugiere que hay una probabilidad exponencial. Lo sugiere.

Ahora, también hay algo de conocimiento físico que podemos aplicar al problema. En primer lugar, esperamos que los estados con mayor energía en general sean menos probables que los estados con menor energía. Si hace frío, no hay mucha energía térmica alrededor, y usted dice, ¿cuánta energía tiene una partícula en una colección de partículas en equilibrio, en equilibrio térmico, si no hay mucha energía térmica alrededor, no espera que sea muy probable? que una partícula tiene una gran cantidad de energía. Esa partícula individual lo tiene. Podría pasar, ¿verdad? De algunas colisiones aleatorias que simplemente aumentaron la energía de esa partícula. Pero en general, no será muy probable. Las energías más bajas serán más probables. Y la otra cosa es que, incluso al pensar en algo así, la temperatura entra. Inmediatamente. ¿Derecha? Si subes mucho la temperatura, seguramente tenemos que esperar que muchas más moléculas comiencen a energizarse. Tendrá más energía. Entonces, menor probabilidad de mayor energía. Pero la probabilidad de mayor energía debería aumentar si la temperatura aumenta. En otras palabras, la relación entre la energía y la temperatura debería estar involucrada aquí. Entonces, P de Ei debería bajar mientras Ei sube. Y debería depender de Ei sobre T. ¿Verdad?

Entonces, podemos comenzar con esta forma funcional. Y por cierto, no hay ninguna razón por la que no podamos tener, en general tendríamos algunas constantes aquí, ¿verdad? No hemos cambiado nada para hacer eso. Y ahora usemos un poco de intuición física en la que estamos pensando aquí, para refinar esto un poco. Escribamos, esperamos que Pi de Ei sea algo exponencial al menos C Ei sobre T, donde C es una constante mayor que cero. Entonces, esto tendrá la propiedad de que a medida que aumenta la energía, la probabilidad disminuye. Pero está escalado por la temperatura. Si subo la temperatura, eso hace que los estados de mayor energía sean cada vez más probables.

Bueno, esta es nuestra forma funcional de probabilidad de que una molécula esté en un estado con energía Ei. Y la única diferencia entre esto y lo que está escrito convencionalmente es la forma en que se etiqueta la constante. Entonces, realmente lo que tenemos es Pi de Ei es proporcional ae al menos Ei sobre kB T, o simplemente k T, donde kB se llama constante de Boltzmann. Y es igual a R sobre el número de Avogadro. Es la constante de gas por molécula, en lugar de por mol.

Una forma de tratar de racionalizar esto es, probablemente lo hayan visto, todos han visto la cinética de Arrhenius, ¿verdad? Leyes de tarifas de Arrhenius? Si recuerda cómo se ve, obtiene esta tasa constante. La constante de velocidad de Arrhenius es una constante A multiplicada por e elevado a menos Ea sobre RT. ¿Recuérdalo? ¿Todos habéis visto eso antes? Entonces, lo que está sucediendo aquí, Ea es lo que es una energía de activación. Recuerde, la idea es que tiene reactivos y productos, y hay una barrera que debe superar. La energía de activación, antes de que puedas tener reacción. Entonces, la tasa depende de superar esa barrera de activación.

Esto realmente proviene de la misma idea que esta, que es la probabilidad de que una de las moléculas tenga tanta energía. Depende de e al menos la energía sobre RT. Esto es por mol, entonces esto es por mol. Exactamente la misma relación. Entonces, la idea en el contexto de la cinética es que la velocidad depende de cuántas moléculas pueden subir aquí. Y cuál es la probabilidad de que obtengan suficiente energía para atravesar la barrera. Y esa energía, esa probabilidad, viene dada por esta expresión. Así que de esta forma has visto este tipo de dependencia antes de una manera muy explícita.

Permítanme dar un pequeño pero importante paso más allá. Cuál es esa constante de proporcionalidad. ¿No podríamos hacerlo mejor? ¿No podríamos decir, no podríamos averiguar qué es exactamente, no solo a qué es proporcional? Bueno, intentémoslo. Entonces, como lo hemos escrito, tenemos Pi de Ei que es proporcional ae menos Ei sobre kT. Podríamos escribir eso como igual A e al menos Ei sobre kT. Esta es solo una constante de proporcionalidad. Pero podemos determinar cuál es esa constante, porque sabemos que si sumamos todos los estados posibles, la molécula tiene que estar en algún estado, ¿verdad? Entonces esa suma de todas esas probabilidades tiene que ser igual a uno. Entonces la suma sobre i de Pi de Ei, es igual a uno. Porque la molécula debe estar en uno de los estados. Bien, ahora esta es nuestra expresión para todos esos pi. Así que escribamos de esa manera. a es solo una constante multiplicada por la suma de todas las i de e menos Ei sobre kT. Y ahí está. a es igual a uno sobre la suma de i, e al menos Ei sobre kT. Así que ahora podemos reescribir Pi de Ei es igual ae al menos Ei sobre kT sobre, la suma sobre i, e al menos Ei sobre kT.

Ahora, para que no estés confundido, esto es importante. Ese es el yo del que estamos hablando. ¿Cuál es la probabilidad de que esté en algún estado particular i con energía e i? Esta i es solo una variable ficticia. Entonces, para ser explícitos, podríamos escribir esto tan bien como e al menos Ei sobre kT multiplicado por la suma sobre j, e al menos Ej sobre kT. Puede resultar confuso, pero suele ser así como está escrito. Aunque esta variable ficticia aquí no tiene nada que ver con la elección particular que se hace aquí.

Así que ahora lo sabemos. And we can calculate what the probability is for a molecule to be in any particular state if we know the energy of that state. Now, notice we need to know all the energies of all the other states, too. Because this thing, in other words, this a, right, depends on summing over all of those. But if we know those, then we can do it. We can do the whole calculation. And for a good number of cases, we realistically do know it all. So from the proportionality relationship alone, of course, we can tell the ratio of chances that you're in one state or another. Even without this a constant, we already could've said well, if what's the ratio of, the probability of being in state i with energy Ei to state j with energy Ej. Well, it's just e to the minus Ei over kT over e to the minus Ej over kT. It's e to the minus Ei minus Ej over kT. But apart from just being able to get the ratio, we can get the absolute number. What's the absolute probability that a molecule is in any particular state of a given energy.

Next time what you'll see is what can be calculated based on the results that you've seen, just the results you've seen so far. From these quantities alone, it turns out you'll be able to calculate every single macroscopic thermodynamic quantity. So you'll see some of that next time.


Specific heat

The amount of heat required to increase the temperature of a certain mass of a substance by a certain amount is called specific heat, or specific heat capacity, according to Wolfram Research. The conventional unit for this is calories per gram per kelvin. The calorie is defined as the amount of heat energy required to raise the temperature of 1 gram of water at 4 C by 1 degree.

The specific heat of a metal depends almost entirely on the number of atoms in the sample, not its mass. For instance, a kilogram of aluminum can absorb about seven times more heat than a kilogram of lead. However, lead atoms can absorb only about 8 percent more heat than an equal number of aluminum atoms. A given mass of water, however, can absorb nearly five times as much heat as an equal mass of aluminum. The specific heat of a gas is more complex and depends on whether it is measured at constant pressure or constant volume.


Chemistry, Biology and Life Sciences Lectures.

This time Chemistry, Biology and other Life Sciences lectures.

Course covers:
Atomic Theory of Matter, Discovery of Nucleus, Wavelike Properties of Radiation, Particle-like Nature of Light, Matter As a Wave Problem, The Hydrogen Atom, Hydrogen Atom Wavefunctions Problem, P Orbitals, Electronic Structure of Multielectron Atoms, Periodic Trends in Elemental Properties Problem, Covalent Bonds, Lewis Diagrams, Breakdown of Octet Rule, Molecular Orbital Theory Problem, Valence Bond Theory and Hybridization, Hybridization and Chemical Bonding, Bond Energies / Bond Enthalpies Problem, Free Energy of Formation, Chemical Equilibrium, Acid-Base Equilibrium, Acid-Base Equilibrium: Titrations, Acid Base Titrations and Oxidation/Reduction, Oxidation/Reduction, Transition Metals, Transition Metals: Crystal Field Theory, The Shapes of Molecules: VSEPR Theory Problem, Transition Metals, Kinetics, Kinetics: Catalysis, Course Review


    Introduction: Overview of the Universe, its component parts e.g. galaxies, stars, planets etc.
    Provided by The Vega Science Trust.

  • Lecture 2
    Introduction to atomic and molecular spectroscopy, particularly rotational spectroscopy. Spectra from space.
    Provided by The Vega Science Trust.

  • Lecture 3
    The spectra of the interstellar medium: From nebulae, interstellar species, H 21cm radiation and the structure of our Milky Way Galaxy.
    Provided by The Vega Science Trust.
  • Lecture 4
    Origin of the elements and the formation of molecules in the interstellar medium: Big Bang synthesis, stellar synthesis of He and C and other elements, interstellar scattering, interstellar species such as carbon monoxide and more complex molecules.
    Provided by The Vega Science Trust.

  • Lecture 5
    The development of molecular radio astronomy and infra red techniques and the information they yield on the composition of the interstellar medium: interstellar clouds, stellar envelopes etc.
    Provided by The Vega Science Trust.

  • Lecture 6
    Optical (electronic) spectra from space: comets. The detection of the pulsar in the Crab Nebula. The Three Degree Background. The detection by spectroscopy of the birth of stars.
    Provided by The Vega Science Trust.

  • Lecture 7
    Electronic spectroscopy and Franck Condon factors. The discovery of the spectrum of H3+ in the laboratory and in the atmosphere of Jupiter. Interstellar chemistry: Ion molecule reactions in space, grain surface catalysed processes and reactions in circumstellar shell. Interstellar masers.
    Provided by The Vega Science Trust.

  • Lecture 8
    Radio astronomy - resolution issues. The detection of long carbon chain molecules by radio astronomy. The conjectures on the origin of the chains in space and their possible relationship with the Diffuse Interstellar Bands that initiated the experiments that uncovered the existence of the C60 molecule. C60 extraction and interstellar dust.
    Provided by The Vega Science Trust.

  • Sitio web

Lecture topics:
Introduction to Brain-behavior Studies, History and Goals, Cellular Mechanisms, Neuronal Conduction and Transmission, Synapses Neuroanatomical Techniques, Introduction to CNS and its Evolution, Evolution, Brain Subdivisions Channels of Conduction, Transection Effects Neocortex, Spinal Cord Autonomic NS, Hindbrain and Midbrain, Midbrain and Forebrain, Development of CNS, Introduction, Cell migration Axon Growth Stages, Influences on Axon Growth, Axonal Sprouting and Regeneration, Motor System, Rythmic Outputs, Rhythms of Activity Sleep and Waking, Sleep and Waking, Habituation, Novelty Responses, Visual System Anatomy, Ablations, Physiology, Ablation Studies, Ablations, Visual System Conclusion, Auditory System, Pain and Central Gray Area, Hypothalamus and Feeding, Drive, Reward Agonistic Behavior, Higher Functions Human Nature, Human Nature and Neuroscience, Conclusion, Course Review

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posted by Peter Krumins at 5:14 PM

30 Comments:

I feel I am in heaven! Thanks man keep up the good job. By the way after reading this (http://www.nytimes.com/2006/08/15/science/15math.html?ref=science) on NYTimes, I want to learn more about Topology! Do you know any Topology course avilable online?

Hola. Sorry, I don't know any topology video lecture courses.
I am lucky in a way that I will take a topology course this or next year from math department.

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aftab

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i hope if u can find any industrial chemistry video lectures coz i couldn't find any.

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Lecture 06: Thermodynamics & Energetics - Biology

Zoom Link for Class Sessions [LINK]

Take-Home Exams for Fall 2020

Nucleic Acids Module Exam [PDF]

Carbohydrates & Membrane Proteins Module Exam [PDF]

Lecture PDFs and Videos

Lecture 01 (Sep 14): Protein Taxonomy I: Primary & Secondary Structure [PDF] [Video]

Lecture 02 (Sep 16): Protein Taxonomy II: Motifs & Supersecondary Structure [PDF] [Video]

Lecture 03 (Sep 18): Protein Taxonomy III: Tertiary Structure & Fold Types [PDF] [Video]

Lecture 04 (Sep 21): Protein Folding I: Forces that Determine Structure [PDF] [Video]

Lecture 05 (Sep 23): Protein Folding II: Protein Folding Experiments [PDF] [Video]

Lecture 06 (Sep 25): Protein Folding III: Mechanism of Protein Folding [PDF] [Video]

Lecture 07 (Sep 28): Protein Folding IV: Folding & Stability via Mutagenesis [PDF] [Video]

Lecture 08 (Sep 30): Structure Prediction & Protein Engineering [PDF] [Video]

Lecture 09 (Oct 02): Basics of Molecular Dynamics Simulation [PDF] [Video]

Lecture 10 (Oct 05): Overview of Protein Dynamics [PDF] [Video]

Lecture 11 (Oct 07): Energy Landscapes & Simulation Methods [Video]

Lecture 12 (Oct 09): Enhanced Sampling Techniques [Video]

Lecture 13 (Oct 12): Introduction to Markov State Models [PDF] [Video]

Lecture 14 (Oct 14): Applications of Markov State Models [PDF] [Video]

Lecture 15 (Oct 16): Polymer Statistics I: Basic Theory [PDF] [Video]

Lecture 16 (Oct 19): Polymer Statistics II: Real Chains & Applications [PDF] [Video]

Lecture 17 (Oct 21): Polymer Statistics III: Mixtures of Polymers [PDF] [Video]

Lecture 18 (Oct 23): Nucleic Acid Components & Their Assembly [PDF] [Video]

Lecture 19 (Oct 26): Structure, Conformation & Bending of A, B & Z DNA [PDF] [Video]

Lecture 20 (Oct 28): Triple Stranded, Quadruplex and Other Structures [PDF] [Video]

Lecture 21 (Oct 30): Introduction to RNA Biology [PDF] [Video]

Lecture 22 (Nov 02): Tetrahymena Group I Intron, Part I [PDF] [Video]

Lecture 23 (Nov 04): Tetrahymena Group I Intron, Part II [PDF] [Video]

Lecture 24 (Nov 06): Small Ribozmes [PDF] [Video]

Lecture 25 (Nov 09): Riboswitches [PDF] [Video]

Lecture 26 (Nov 11): Basic Principles of Electron Microscopy [PDF] [Video]

Lecture 27 (Nov 13): Electron Microscopy & Biomolecular Assemblies [PDF] [Video]

Lecture 28 (Nov 16): Binding of Nucleic Acids by Proteins [PDF] [Video]

Lecture 29 (Nov 18): Introduction to Glycobiology [PDF] [Video]

Lecture 30 (Nov 20): Glycan Structure & Analysis Methods [PDF] [Video]

Lecture 31 (Nov 23): Classes of Glycoproteins & Glycolipids [PDF] [Video]

Lecture 32 (Nov 25): Carbohydrate-Related Biology & Disease States [PDF] [Video]

Lecture 33 (Nov 30): Glycan Recognition in Cell Adhesion & Signaling [PDF] [Video]

Lecture 34 (Dec 02): Discovery of the Membrane & Embedded Proteins [PDF] [Notes] [Video]

Lecture 35 (Dec 04): Chemical Composition of the Cell Membrane [PDF] [Notes] [Video]

Lecture 36 (Dec 07): Membrane Mechanics [PDF] [Notes] [Video]

Lecture 37 (Dec 09): Membrane Dynamics [PDF] [Notes] [Video]

Lecture 38 (Dec 11): Membrane Protein Folding & Self-Assembly [PDF] [Notes] [Video]

Lecture 39 (Dec 14): Ion Channels & Passive Transport [PDF] [Notes] [Video]

Lecture 40 (Dec 16): Direct & Secondary Active Transport [PDF] [Notes] [Video]

Lecture 41 (Dec 18): Coarse-Grained Modeling of Membrane Proteins [PDF] [Video]

Exams, Problem Sets and Answers

Proteins: Problem Set 01 [PDF] Answers [PDF]

Proteins: Problem Set 02 [PDF] Answers [PDF]

Proteins: Problem Set 03 [PDF] Answers [PDF]

Proteins: Problem Set 04 [PDF] Answers [PDF]

Proteins Module Exam (2017) [PDF] Answers [PDF]

Proteins Module Exam (2018) [PDF] Answers [PDF]

Proteins Module Exam (2019) [PDF] Answers [PDF]

Nucleic Acids Module Exam (2017) [PDF] Answers [PDF]

Nucleic Acids Module Exam (2018) [PDF] Answers [PDF]

Nucleic Acids Module Exam (2019) [PDF] Answers [PDF]

Glycobiology & Membrane Proteins Module Exam (2018) [PDF] Answers [PDF]

Glycobiology & Membrane Proteins Module Exam (2019) [PDF] Answers [PDF]

Discussion Sections

Discussion 01 (Sep 17): How to Use VMD, Chimera and PyMOL [Video]

Discussion 02 (Oct 01): Homology Modeling with Chimera & Modeller [Video]

Discussion 03 (Oct 15): Problem Session for Proteins Module [Video]

Discussion 04 (Nov 10): DeepMind AlphaFold2: Is Protein Folding "Solved"? [Video]

AlphaFold: A Solution to a 50-Year-Old Grand Challenge in Biology,
DeepMind Blog Post, December 2020 [PDF]

AlphaFold @ CASP13: What Just Happened?,
M. AlQuraishi Blog Post, December 2018 [PDF]

Improved Protein Structure Prediction Using Potentials from Deep Learning,
A. W. Senior, R. Evans, J. Jumper, J. Kirkpatrick, L. Sifre, T. Green,
C. Qin, A. Zidek, A. W. R. Nelson, A. Bridgland, H. Penedones, S. Petersen,
K. Simonyan, S. Crossan, P. Kohl, D. T. Jones, D. Silver, K. Kavukcuoglu
and D. Hassabis, Nature, 577 , 706-710 (2020) [PDF]

News in Focus - "It Will Change Everything": AI Makes
Gigantic Leap in Solving Protein Structures, E. Callaway,
Nature, 588 , 203-204 (2020) [PDF]

CASP14: What Google DeepMind's AlphaFold2 Really Achieved,
and What It Means for Protein Folding, Biology and Bioinformatics,
C. O. Rubiera, Oxford Protein Informatics Group, December 2020 [PDF]

AlphaFold Proves That AI Can Crack Fundamental Scientific Problems,
IEEE Tech Talk Blog Post, December 2020 [PDF]

A Breakthrough in Protein Folding Unfolds, V. Gulati,
Draper Esprit Blog Post, December 2020 [PDF]

Reading Materials & References

Protein Structure & Taxonomy

Proteins Are Polymers that Fold into Specific Structures, Chapter 1, Protein Actions,
I. Behar, R. L. Jernigan and K. A. Dill, pg. 1-28, Garland Science (2017) [PDF]

The Anatomy and Taxonomy of Protein Structure, J. S. Richardson,
[Updated by D. C. Richardson and J. S. Richardson, 2000-2007]
Advances in Protein Chemistry, 34 , 167-339 (1981) [PDF]

Looking at Proteins: Representations, Folding, Packing, and Design,
J. S. Richardson, D. C. Richardson, N. B. Tweedy, K. M. Gernert, T. P. Quinn,
M. H. Hecht, B. W. Erickson, Y. Yan, R. D. McClain, M. E. Donlan and M. C. Surles,
Biophysical Journal, 63 , 1186-1209 (1992) [PDF]

Rules for Alpha Helix Termination by Glycine, R. Aurora, R. Srinivasan
and G. D. Rose, Science, 264 , 1126-1130 (1994) [PDF]

Interesting Web Sites for Protein Structural Analysis [PDF]

Protein Folding & Stability

Proteins Have Stable Equilibrium Conformations, Chapter 3, Protein Actions,
I. Behar, R. L. Jernigan and K. A. Dill, pg. 53-80, Garland Science (2017) [PDF]

Folding and Aggregration Are Cooperative Transitions, Chapter 5, Protein Actions,
I. Behar, R. L. Jernigan and K. A. Dill, pg. 107-128, Garland Science (2017) [PDF]

The Principles of Protein Folding Kinetics, Chapter 6, Protein Actions,
I. Behar, R. L. Jernigan and K. A. Dill, pg. 129-160, Garland Science (2017) [PDF]

The Protein Folding Problem, 50 Years On,
K. A. Dill and J. L. McCallum, Science, 338 , 1042-1046 (2012) [PDF]

When Fast is Better: Protein Folding Fundamentals and Mechanisms
from Ultrafast Approaches, V. Munoz and M. Cerminara,
Biochemical Journal, 473 , 2545-2559 (2016) [PDF]

Measuring the Conformational Stability of a Protein,
C. N. Pace and J. M. Scholtz,
from Protein Structure: A Practical Approach, 2nd Edition ,
edited by T. Creighton, pg 299-321, Oxford University Press (1997) [PDF]

Understanding Protein Folding via Free-Energy Surfaces
from Theory and Experiment,
A. R. Dinner, A. Sali, L. J. Smith, C. M. Dobson and M. Karplus,
Trends in Biochemical Sciences, 25 , 331-339 (2000) [PDF]

The Protein Folding "Speed Limit", J. Kubelka, J. Hofrichter and W. A. Eaton,
Current Opinion in Structural Biology, 14 , 76-88 (2004) [PDF]

The Protein Folding Problem, K. A. Dill, S. B. Ozkan, M. S. Shell and
T. R. Weikl, Annual Reviews of Biophysics, 37 , 289-316 (2008) [PDF]

Mutant Sequences as Probes of Protein Folding Mechanisms,
C. R. Matthews and M. R. Hurle, Bioessays, 6 , 254-257 (1987) [PDF]

Protein Stability Curves, W. J. Becktel and J. A. Schellman,
Biopolymers, 26 , 1859-1877 (1987) [PDF]

Markov State Models

Everything You Wanted to Know about Markov State Models
But were Afraid to Ask, V. S. Pande, K. Beauchamp and G. R. Bowman,
Methods, 52 , 99-105 (2010) [PDF]

Markov State Models of Biomolecular Conformational Dynamics,
J. D. Chodera and F. Noe,
Current Opinion in Structural Biology, 25 , 135-144 (2014) [PDF]

Markov State Models: From an Art to a Science,
B. E. Husic and V. S. Pande,
Journal of the American Chemical Society, 140 , 2386-2396 (2018) [PDF]

Polymer Statistics

Polymer Physics, M. Rubinstein and R. H. Colby,
Oxford University Press, 2003, Chapter 2, Ideal Chains [PDF]

Polymer Physics, M. Rubinstein and R. H. Colby,
Oxford University Press, 2003, Chapter 3, Ideal Chains [PDF]

Polymer Physics, M. Rubinstein and R. H. Colby,
Oxford University Press, 2003, Chapter 4, Ideal Chains [PDF]

Nucleic Acid Structure & Folding

Online Book on Nucleic Acid Structure, Chemistry & Biophysics,
Chapters 1-6 and 9, John Taylor, Dept. of Chemistry, Washington Univ. [PDF]

The Thermodynamics of DNA Structural Motifs, J. SantaLucia, Jr. and D. Hicks,
Annual Reviews of Biophys & Biomol Structure, 33 , 415-440 (2004) [PDF]

Conformation Changes of Non-B DNA, J. Choi and T. Majima,
Chemical Society Reviews, 40 , 5893-5909 (2011) [PDF]

The Free Energy Landscape of Pseudorotation in 3'-5' and
2'-5' Linked Nucleic Acids, L. Li and J. W. Szostak,
Journal of the American Chemical Society, 136 , 2858-2865 (2014) [PDF]

Kinetics and Structures on the Molecular Path to the Quadruplex
Form of the Human Telomere, W. D. Wilson and A. Paul,
Journal of Molecular Biology, 426 , 1625-1628 (2014) [PDF]

G-Quadruplexes: Prediction, Characterization, and
Biological Application, C. K. Kwok and C. J. Merrick,
Trends in Biotechnology, 35 , 997-1013 (2017) [PDF]

RNA Structural Biology

Geometric Nomenclature and Classification of RNA Base Pairs,
N. B. Leontis and E. Westhof, RNA, 7, 499-512 (2001) [PDF]

RNA Structural Motifs: Building Blocks of a Modular Biomolecule,
D. K. Hendrix, S. E. Brenner and S. R. Holbrook,
Quarterly Reviews of Biophysics, 38 , 221-243 (2005) [PDF]

The Molecular Interactions That Stabilize RNA Tertiary Structure:
RNA Motifs, Patterns, and Networks, S. E. Butcher and A. M. Pyle,
Accounts of Chemical Research, 44 , 1302-1311 (2011) [PDF]

The Tetrahymena Group I Intron, Chapter 2 from online book
on RNA Structural Biology & Biophysics by Kathleen Hall [PDF]

Glycobiology

Essentials of Glycobiology, 3rd Edition,
edited by A. Varki, et al., CHS Press, 2017 [EBook]

Biological Roles of Glycans, Glycobiology, 27 , 3-49 (2017) [PDF]

Glycobiology Simplified: Diverse Roles of Glycan
Recognition in Inflammation, R. L. Schnaar,
Journal of Leukocyte Biology, 99 , 1-14 (2016) [PDF]

Membranes & Membrane Proteins

The Lipid Bilayer Membrane and its Protein Constituents,
J. L. Robertson, Journal of General Physiology, 150 , 1472-1483 (2018) [PDF]

The Fluid Mosaic Model of the Structure of Cell Membranes,
S. J. Singer and G. L. Nicolson, Science, 175 , 720-731 (1972) [PDF]

Membrane Lipids: Where They Are and How They Behave,
G. van Meer, D. R. Voelker and G. W. Feigenson,
Nature Reviews Molecular Cell Biology, 9 , 112-124 (2008) [PDF]

Understanding the Diversity of Membrane Lipid Composition,
T. Harayama and H. Reizman,
Nature Reviews Molecular Cell Biology, 19 , 281-296 (2018) [PDF]

Plasma Membranes are Asymmetric in Lipid Unsaturation, Packing
and Protein Shape, J. H. Lorent, K. R. Levental, L. Ganesan,
G. Rivera-Longsworth, E. Sezgin, M. Doktorova, E. Lyman and I. Levental,
Nature Chemical Biology, 16 , 644-652 (2020) [PDF]

Membranes by the Numbers, R. Phillips, Chapter 3 from
Physics of Biological Membranes, P. Bassereau and P. Sens, Eds.,
Springer International Publishing, 2018, [PDF]

The Mystery of Membrane Organization: Composition, Regulation and
Roles of Lipid Rafts, E. Sezgin, I. Levental, S. Mayor and C. Eggeling,
Nature Reviews Molecular Cell Biology, 18 , 361-374 (2017) [PDF]

The Photosynthetic Reaction Centre from the Purple Bacterium
Rhodopseudomonas viridis , J. Deisenhofer and H. Michel,
Nobel Lecture in Chemistry, 1988,
Bioscience Reports, 9 , 383-419 (1988) [PDF]

Membrane Protein Folding and Stability: Physical Principles,
S. H. White and W. C. Wimley, Annual Reviews in
Biophysics & Biomolecular Structure, 28 , 319-365 (1999) [PDF]

Ion Channels: For Idea to Reality, B. Hille, C. M. Armstrong
and R. MacKinnon, Nature Medicine, 5 , 1105-1109 (1999) [PDF]

David Keilin's Respiratory Chain Concept and Its Chemiosmotic
Consequences, P. Mitchell, Nobel Lecture in Chemistry, 1978 [PDF]

The Identification of the Sodium Pump, J. C. Skou,
Nobel Lecture in Chemistry, 1997,
Bioscience Reports, 18 , 155-169 (1998) [PDF]

Atomistic and Coarse-Grained Simulations of Membrane Proteins:
A Practical Perspective, D. Jeffries and S. Khalid,
Methods, xxx , xxx-xxx (2021) [PDF]


[PDF] Arihant Master The NCERT PCB Vol.1 & 2 for JEE & NEET Class 11 & 12 Download

2.Chemistry
Some Basic Concepts of Chemistry, Structure of Atom, Classification of Elements & Periodicity in Properties, Chemical Bonding and Molecular Structure, State of Matter, Thermodynamics, Equilibrium, Redox Reaction, Hydrogen, s- Block Elements, p- Block Elements, Organic Chemistry: Some Basic Principles and Techniques, Hydrocarbons, Environmental Chemistry, The Solid State, Solutions, Electrochemistry, Surface Chemistry, General Principles and Processes of Isolation of Elements, p- Block Elements, The d- And f- Block Elements, Coordination Compounds, Haloalkanes and Haloarenes, Alcohols, Phenols and Ethers, Aldehydes, Ketones, and Carboxylic Acids, Amines, Biomolecules, Polymers, Chemistry in Everyday Life.

Other Suggested Books:

FAQs related to Arihant Master The NCERT Biology Vol.1 for NEET

Is this Book helpful for JEE and NEET?

Yes, This book will be definitely helpful for JEE and NEET. This book covers all the concepts of Physics, Chemistry, and Biology of classes 11 and 12.

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Along with Theory, This book also contains thousands of questions for practice.

Is this book also cover previous years Questions?

Yes, this book conations PYQ up to 2019.

Are Revision notes also there in the book?

Yes, It has also revision notes.

  • Arihant Master The NCERT Biology Vol.1 for NEET Class 11 PDF
  • Arihant Master The NCERT Biology Class 12 Volume 2 PDF Download
  • Arihant Master the NCERT Physics, Chemistry, Mathematics Class 11 and 12 Vol 1 and 2 PDF Download
  • NEET Previous Year Solved Papers PDF
  • Biology Revision Notes PDF
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Non-ferrous Extractive Metallurgy

Contents:
Early developments in metal extraction (Introduction, discovery of metals and their importance, important landmarks, nonferrous metals in Indian history, uses of nonferrous metals).

Sources of nonferrous metals (Sources in land and sea, exploration methods, methods of beneficiation, nonferrous metals wealth in India).
Principles of metals extraction, (Thermodynamic principles, homogeneous and heterogeneous reactions, Ellingham diagrams, kinetic principles, principles of electro-chemistry).

General methods of extraction, (Pyro-metallurgy calcinations, roasting and smelting, Hydrometallurgy leaching, solvent extraction, ion exchange, precipitation, and electrometallurgy electrolysis and electro-refining).
General methods of refining, (Basic approaches, preparation of pure compounds, purification of crude metal produced in bulk).

Extraction of metals from oxide sources, (Basic approaches and special features of specific extraction processes, extraction of metals such as magnesium, aluminum, tin and ferro-alloying elements, production of ferro alloys.
Extraction of metals from sulphide ores, (Pyro-metallurgy and hydro-metallurgy of sulphides, production of metals such as copper, lead, zinc, nickel etc.)

Extraction of metals from halides, (Production of halides and refining methods, production of reactive and reactor metals. Methods of extraction of metals such as titanium, rare earths, uranium, thorium, plutonium, beryllium, zirconium etc.).
Production of precious metals (Methods applied for gold, silver and pt. group of metals).
Secondary metals and utilization of wastes, Energy and environmental issues in nonferrous metals extraction.


Lecture 06: Thermodynamics & Energetics - Biology

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Summer Session

First part of an introduction to physics with applications to biology, primarily for students majoring in biological sciences or pre-clinical programs. Topics include mechanics, fluid mechanics, and thermodynamics. Strong algebra skills and knowledge of the ideas of calculus are required. Three lecture hours and two laboratory hours per week. PHY 121 may not be taken for credit in addition to PHY 125, 131, or 141. This course has been designated as a High Demand/Controlled Access (HD/CA) course. Students registering for HD/CA courses for the first time will have priority to do so. This course has an associated fee. Please see www.stonybrook.edu/coursefees for more information.

Note: Synchronous online. Lab fee associated with the course.

PHY 122: Physics for Life Sciences II

Prerequisite: C or higher in PHY 121 Corequisite: CHE 132 or CHE 152

Second part of an introduction to physics with applications to biology, primarily for students majoring in biological sciences or pre-clinical programs. Topics include electromagnetism, optics, acoustics, and radiation phenomena. Strong algebra skills and knowledge of the ideas of calculus are required. Three lecture hours and two laboratory hours per week. PHY 122 may not be taken for credit in addition to PHY 127, 132, or 142. This course has been designated as a High Demand/Controlled Access (HD/CA) course. Students registering for HD/CA courses for the first time will have priority to do so. This course has an associated fee. Please see www.stonybrook.edu/coursefees for more information.

Note: Synchronous online. Lab fee associated with the course.

PHY 126: Classical Physics B

Prerequisite: C or higher: PHY 125 or 131 or 141 Corequisite: MAT 126, 132, 142, 171 or AMS 161 or l evel 7 or higher on math placement exam

Second or third of a three-part sequence for physical-sciences or engineering majors. It focuses on the mechanics of rigid bodies, on fluids, waves, thermodynamics, and optics. Three lecture hours and one recitation hour per week. Associated Labs (PHY 133 or PHY 134) are offered separately. Not for credit in addition to PHY 132, or PHY 142. This course has been designated as a High Demand/Controlled Access (HD/CA) course. Students registering for HD/CA courses for the first time will have priority to do so.

PHY 127: Classical Physics C

Prerequisite: C or higher: PHY 125 or 131 or 141 Corequisite: MAT 126, 132, 142, 171 or AMS 161 or l evel 7 or higher on math placement exam

Second or third of a three-part sequence for physical-sciences or engineering majors. It focuses on electromagnetism using the concepts of vector fields and scalar potentials, and on DC and AC electric circuits. Calculus is used concurrently with its development in MAT 126. Three lecture hours and one recitation hour per week. Associated Labs (PHY 133 or PHY 134) are offered separately. Not for credit in addition to PHY 122, PHY 132, or PHY 142. This course has been designated as a High Demand/Controlled Access (HD/CA) course. Students registering for HD/CA courses for the first time will have priority to do so.

PHY 131: Classical Physics I

Prerequisite: MAT 123 or level 5 on the mathematics placement examination Corequisite: MAT 125 or MAT 131 or MAT 141 or AMS 151

First part of a two-semester physics sequence for physical-sciences or engineering majors who have a strong mathematics background and are ready for a fast learning pace. It covers mechanics, wave motion, kinetic theory, and thermodynamics. Calculus is used concurrently with its development in MAT 131. Three lecture hours and one recitation hour per week. The Laboratory component, PHY 133 (Lab 1), could be taken concurrently. Not for credit in addition to PHY 121, PHY 125, or PHY 141. Advanced Placement Physics or a very strong course in high school Physics is recommended. This course has been designated as a High Demand/Controlled Access (HD/CA) course. Students registering for HD/CA courses for the first time will have priority to do so.

PHY 132: Classical Physics II

Prerequisite: C or higher in PHY 131 or PHY 141 Corequisite: MAT 132 or MAT 142 or MAT 126 or MAT 171 or AMS 161

Second part of a two-semester physics sequence for physical-sciences or engineering majors who have a strong mathematics background and are ready for a fast learning pace. It covers electromagnetism, electric circuit theory, and optics. Calculus is used concurrently with its development in MAT 132. Three lecture hours and one recitation hour per week. The Laboratory component, PHY 134, may be taken concurrently. Not for credit in addition to PHY 122, PHY 127, or PHY 142. This course has been designated as a High Demand/Controlled Access (HD/CA) course. Students registering for HD/CA courses for the first time will have priority to do so.

PHY 133: Classical Physics Laboratory I

Pre or corequisite: PHY 125 and PHY 126 or PHY 131 or PHY 141

Two and one half hours of laboratory per week that corresponds to the content of PHY 131 or PHY 125+PHY 126. This course has been designated as a High Demand/Controlled Access (HD/CA) course. Students registering for HD/CA courses for the first time will have priority to do so. This course has an associated fee. Please see www.stonybrook.edu/coursefees for more information.

Note: Asynchronous online. Lab fee associated with the course.

PHY 134: Classical Physics Lab II

Prerequisite: C or higher in PHY 133 Pre- or Corequisite: PHY 126 and PHY 127 or PHY 132 or corequisite PHY 142

Two and one half hours of laboratory per week that corresponds to the content of PHY 132 or PHY 126+127. This course has been designated as a High Demand/Controlled Access (HD/CA) course. Students registering for HD/CA courses for the first time will have priority to do so. This course has an associated fee. Please see www.stonybrook.edu/coursefees for more information.

Note: Asynchronous online. Lab fee associated with the course.

PHY 191: Transitional Study

Prerequisite: Permission of department

Laboratory for transfer students to supplement courses taken at another institution. Students take the laboratory portion of a 100-level course for which they have taken the theoretical portion elsewhere.


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