Искусственные мышцы
(для решения требуется авторизация)
В лаборатории биоинженерии разрабатывают новый тип биогибридного робота-спасателя, способного работать в экстремальных условиях. Мышечные актюаторы (механизмы) робота созданы на основе лабораторно выращенной мышечной ткани, которая получает энергию за счет окисления глюкозы (C6H12O6).
Во время испытаний прототипа инженеры столкнулись с проблемой: при высоких нагрузках эффективность работы мышц резко падала. Химический анализ показал, что в системе накапливается молочная кислота (C3H6O3). Для оптимизации энергоснабжения системы необходимо проанализировать метаболические процессы.
В мышечной ткани в зависимости от условий и при комнатной температуре могут происходить два процесса:
1. Полное окисление глюкозы кислородом - аэробное окисление:
C6H12O6 + 6O2 → 6X↑ + 6Y + 2800 кДж
2. При недостатке кислорода происходит анаэробный гликолиз:
C6H12O6 → 2C3H6O3 + 120 кДж
Фактически же при работе мышц одновременно протекают оба этих процесса, но в разной степени.
При проведении эксперимента было выяснено, что за один цикл работы израсходовалось 90,0 г глюкозы, а для нейтрализации всей образовавшейся молочной кислоты понадобилось 700,0 мл раствора гидроксида натрия с концентрацией 1,0 моль/л. Коэффициент полезного действия (КПД) преобразования химической энергии в механическую работу составил 25%.
-
Определите газ X и вещество Y. В качестве ответа укажите их химические формулы.
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
-
Рассчитайте массу молочной кислоты, образовавшейся в процессе работы. Учтите, что молочная кислота одноосновная! Ответ укажите в граммах, округлив до целых.
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
-
Рассчитайте долю глюкозы, подвергшуюся анаэробному гликолизу. Ответ укажите в процентах, округлив до целых.
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
-
Рассчитайте максимально возможную полезную работу мышц при полном аэробном окислении глюкозы при сохранении величины КПД. Ответ укажите в кДж, округлив до целых.
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
-
Рассчитайте фактическую полезную работу при наблюдаемом в эксперименте смешанном метаболизме с учетом КПД. Ответ укажите в кДж, округлив до целых.
Во сколько раз снизилась эффективность использования глюкозы мышцами при смешанном метаболизме по сравнению с полным окислением? Ответ округлите до сотых.
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
-
Важным вопросом в разработке искусственных мышц является отвод образующегося газообразного вещества X. Рассчитайте объем, который может занять X при комнатных условиях (101,325 КПа, 25 oC) при полном аэробном окислении 10 г глюкозы. Для расчета используйте уравнение состояния идеального газа:
pV = nRT, где:
p - давление, кПа;
V - объем, л;
n - количество моль газа;
R - универсальная газовая постоянная, 8,314 Дж/моль∙K;
T - температура, K (0 oC = 273,15 K). Ответ укажите в литрах, округлив до сотых.
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
