5806256269

Część III: Termodynamika układów biologicznych

niższej niż zadana temperatura doświadczenia T°, więc dla utrzymania zadanej temperatury naczynek należy je podgrzewać. Podczas całego doświadczenia oba naczynka są utrzymywane w równowadze termicznej, AT = 0, w zadanej temperaturze. Jedno z naczynek spełnia przy tym rolę naczynka odniesienia, a drugie naczynka pomiarowego. W obu naczynkach znajdują się jednakowe objętości tego samego rozpuszczalnika. W naczynku pomiarowym znajduje się ponadto jeden ze składników oddziaływującego układu (składnik A).    Do naczynka

pomiarowego dodawany jest niewielkimi porcjami roztwór drugiego składnika, B, w takim samym rozpuszczalniku.

Przebieg pomiaru

Podstawą metody jest pomiar ilości energii cieplnej w jednostce czasu (mocy) jaką należy dostarczyć do naczyńka pomiarowego, aby zachować zerową różnicę temperatur pomiędzy obu naczynkami. Moc tą wyraża się najczęściej w pW, chociaż pcal/s są również w użyciu.

Właściwy pomiar rozpoczyna się, gdy do naczynka pomiarowego dodajemy w postaci serii wstrzyknięć niewielkie, 5n-25pl, porcje roztworu drugiego składnika. Całkowita objętość dodawanego roztworu wynosi zwykle 50 -s- 250 pl.

Dodanie drugiego składnika powoduje zachodzenie analizowanego oddziaływania i zmianę entalpii układu. Gdy oddziaływanie ma charakter egzotermiczny, to do naczynka pomiarowego dla zachowania zadanej temperatury wystarczy dostarczyć mniej ciepła niż do naczynka referencyjnego. W przypadku oddziaływań endotermicznych sytuacja jest odwrotna.

W obu naczyńkach znajdują się bardzo czułe termopary włączone w układ regulacyjny sprzężenia zwrotnego. Taki układ potrafi wykryć różnice temperatury rzędu 10"⁴ deg i dostosować ilość ciepła dostarczanego do obydwu naczyniek tak, aby tę różnicę wyeliminować. Energia dostarczana jest do układu w postaci krótkich impulsów prądu, po ok. 20 pJ każdy. Moc dostarczana do każdego z naczyniek regulowana jest częstością impulsów, a nie ich energią jednostkową.

Zawartość naczyńka pomiarowego jest mieszana dla przyśpieszenia oddziaływania obu składników. Jako mieszadła używa się często igły strzykawki dozującej roztwór składnika B. W przypadku typowych oddziaływań fizykochemicznych wystarcza zwykle ok. 10 s, aby układ przeszedł do nowego stanu równowagi. W układach biofizycznych w których składnikami są makrocząsteczki potrzeba na to ok. 1 min. Zwykle po kilku minutach wprowadzamy kolejną porcję

19