Справочник: формули и константи
Основните формули от всички уроци на едно място – за преговор преди контролно или олимпиада. До всяка формула има връзка към урока, в който е обяснена и използвана в задачи.
Математика
Дроби, проценти, степени и корени
Събиране на дробиурок
Умножение и деление на дробиурок
p% от числото Aурок
1% = 1/100 = 0,01
Увеличение и намаление с p%урок
при поредни промени множителите се умножават
Сложна лихваурок
r% годишно, n години
Действия със степениурок
при делене a ≠ 0, b ≠ 0
Нулев и отрицателен показателурок
a ≠ 0
Свойства на коренитеурок
a ≥ 0, b > 0; √(a + b) ≠ √a + √b
Степен с дробен показателурок
a > 0
Рационализиранеурок
Формули за съкратено умножение
Куб на сбор и разлика
Логаритми
Уравнения, системи и неравенства
Линейно уравнениеурок
a ≠ 0
Уравнение с модулурок
при b > 0; при b < 0 няма решение
Дискриминантаурок
Корени на квадратно уравнениеурок
D > 0 – два корена; D = 0 – един; D < 0 – няма реални
Съкратена формула (b = 2k)урок
Формули на Виетурок
Разлагане на квадратния тричленурок
Правило на Крамерурок
D = a₁b₂ − a₂b₁, Dₓ = c₁b₂ − c₂b₁, Dᵧ = a₁c₂ − a₂c₁
Симетрични системиурок
x² + y² = s² − 2p; x³ + y³ = s³ − 3ps
Неравенства с модулурок
r > 0
Средно аритметично и средно геометричноурок
a, b ≥ 0; равенство при a = b
Матрици
Умножение на матрициурок
ред i на A по стълб j на B; (m × n)(n × p) = m × p; в общия случай AB ≠ BA
Матрица по векторурок
стълбовете са образите на e₁ = (1; 0) и e₂ = (0; 1)
Матрица на завъртанеурок
завъртане на ъгъл φ обратно на часовниковата стрелка около началото
Детерминанта 2 × 2урок
|det A| – колко пъти се умножават лицата; знакът показва ориентацията
Детерминанта 3 × 3 (правило на Сарус)урок
Обратна матрица 2 × 2урок
съществува точно когато ad − bc ≠ 0
Система в матричен видурок
при det A ≠ 0; разписано, това е правилото на Крамер
Олимпиадни неравенства
Неравенство между среднитеурок
a, b > 0; навсякъде равенство само при a = b
Средно аритметично и средно геометрично на n числаурок
aᵢ ≥ 0; равенство при a₁ = a₂ = … = aₙ
Неравенство на Коши–Буняковскиурок
равенство при пропорционални числа; за вектори |u · v| ≤ |u| · |v|
Форма на Енгел (лема на Титу)урок
xᵢ > 0; равенство при a₁/x₁ = … = aₙ/xₙ
Неравенство за пренарежданетоурок
a и b са подредени еднакво, c е пренареждане на b
Неравенство на Чебишовурок
при еднакво подредени редици
Неравенство на Йенсенурок
f изпъкнала, wᵢ ≥ 0, w₁ + … + wₙ = 1; за вдлъбната f – обратно
Неравенство на Несбитурок
a, b, c > 0; равенство при a = b = c
Комплексни числа
Теория на числата
Числови множестваурок
естествени, цели, рационални, реални
Чиста периодична дробурок
например 0,(27) = 27/99 = 3/11
Деление с остатъкурок
Каноничен видурок
p₁, …, pₖ – различни прости числа
Брой делителиурок
НОД и НОКурок
Алгоритъм на Евклидурок
Линейно диофантово уравнениеурок
d = НОД(a, b); решения има точно когато d дели c
Сравнение по модулурок
Малка теорема на Фермаурок
p – просто, p не дели a
Нули в края на n!урок
Прогресии
Функции
Анализ
Граница на редицаурок
Аритметика на границитеурок
ако lim f = A и lim g = B са крайни числа
Рационална функция при x → ∞урок
при равни степени; ако степента на знаменателя е по-голяма – границата е 0
Първа забележителна границаурок
x в радиани
Втора забележителна границаурок
Наклонена асимптотаурок
за рационална функция – цялата част при деление на многочлените
Непрекъснатост в точкаурок
Теорема на Болцаноурок
f непрекъсната в [a; b]; разполовяване: след n стъпки интервалът е (b − a)/2ⁿ
Производнаурок
Допирателнаурок
Основни производниурок
Показателна и логаритмична функцияурок
Произведение и частноурок
Верижно правилоурок
Основни интегралиурок
n ≠ −1
Интеграли на eˣ, синус и косинусурок
Формула на Нютон–Лайбницурок
Лице между кривиурок
f(x) ≥ g(x) в [a; b]
Обем на ротационно тялоурок
Експоненциален растеж и разпадурок
Закон на Нютон за изстиванетоурок
Tₛ – температура на околната среда
Хармонично трептенеурок
Метод на Ойлерурок
Триъгълник и подобие
Тригонометрия
Вектори
Многоъгълници и окръжност
Сбор на ъглите на n-ъгълникурок
сборът на външните ъгли е 360°
Брой диагоналиурок
Лице на правилен многоъгълникурок
r – апотема
Правилен шестоъгълникурок
Формула на Гаусурок
Формула на Пикурок
I – възли вътре, B – възли по контура
Дължина на окръжност и лице на кръгурок
Дъга и секторурок
Радианурок
α в радиани
Допирателни от външна точкаурок
Вписан ъгълурок
Вписан четириъгълникурок
Стереометрия
Физика
Величини, единици и грешки
Праволинейно движение
Движение в равнина
Закони на Нютон
Работа, енергия, мощност
Импулс и удари
Импулсурок
Импулс на силатаурок
Δp е лицето под графиката F(t)
Закон за запазване на импулсаурок
за затворена система
Напълно нееластичен ударурок
Еластичен централен ударурок
Коефициент на възстановяванеурок
e = 1 – еластичен, e = 0 – напълно нееластичен
Формула на Циолковскиурок
u – скорост на газовете спрямо ракетата
Въртене
Ъглова и линейна скоростурок
Центростремително ускорение и силаурок
F е резултантната на истинските сили, насочена към центъра
Най-малка скорост в горната точка на лупингурок
Момент на сила и основен закон за въртенетоурок
d – рамо (перпендикуляр от оста до линията на силата)
Инерчни моментиурок
Кинетична енергия при въртене и търкалянеурок
Скорост при търкаляне от височина hурок
Момент на импулсаурок
запазва се без външен момент на сила
Статика и флуиди
Трептения
Вълни
Скорост на вълнатаурок
скоростта зависи от средата, честотата – от източника
Скорост на вълна по струнаурок
μ – маса на единица дължина
Бягаща вълнаурок
Интерференцияурок
усилване и отслабване при източници в една фаза
Стояща вълна по струнаурок
Ефект на Доплер за звукурок
u – скорост на звука; горните знаци – при сближаване
Конус на Махурок
u – скорост на звука, v – на източника
Звук
Скорост на звука във въздухаурок
v в m/s, t в °C; при 20 °C около 343 m/s
Ехоурок
t – времето до връщането на ехото
Ниво на звукаурок
+10 dB = 10 пъти по-голям интензитет
Интензитет на точков източникурок
Струна и отворена тръбаурок
Тръба, затворена в единия крайурок
само нечетни хармоници
Ноти и биенеурок
n – полутонове от ла₄ = 440 Hz
Температура и топлина
Температурни скалиурок
T в K, t в °C; абсолютната нула е −273,15 °C
Линейно разширениеурок
за стомана α ≈ 1,2 · 10⁻⁵ K⁻¹
Количество топлинаурок
за водата c ≈ 4200 J/(kg·K)
Топлинен балансурок
втората формула – при смесване на еднакви вещества
Топене и изпарениеурок
лед: λ ≈ 334 kJ/kg; вода: L ≈ 2,26 · 10⁶ J/kg
Топлопроводност през стенаурок
съпротивленията на слоевете се събират
Идеален газ
Количество веществоурок
N_A = 6,022 · 10²³ mol⁻¹
Газови закониурок
Бойл–Мариот (T = const), Гей-Люсак (p = const), Шарл (V = const)
Обединен газов законурок
T – абсолютна температура, T = t + 273,15
Уравнение на състояниетоурок
R = 8,314 J/(mol·K), k = 1,381 · 10⁻²³ J/K; при 0 °C и 101,3 kPa един мол заема 22,4 L
Плътност на газурок
Основно уравнение на молекулно-кинетичната теорияурок
Средна квадратична скоростурок
M в kg/mol
Термодинамика
Вътрешна енергия на едноатомен газурок
за двуатомен газ около 5/2 nRT
Работа на газаурок
лицето под кривата в p–V диаграмата
Първи принцип на термодинамикатаурок
W – работата, извършена от газа
Изотермен и адиабатен процесурок
γ = 5/3 за едноатомен газ, около 1,4 за въздух
КПД на топлинен двигателурок
КПД на Карноурок
температурите в келвини; 1 – нагревател, 2 – хладилник
Термопомпаурок
Ентропияурок
в изолирана система ентропията не намалява
Електростатика
Елементарен зарядурок
зарядът се запазва и е кратен на e
Закон на Кулонурок
в диелектрик силата е ε пъти по-малка
Интензитет на електричното полеурок
второто – за точков заряд; полетата се събират като вектори
Напрежение и работа на полетоурок
Еднородно полеурок
между успоредни заредени плочи
Електронволтурок
енергия на електрон, ускорен от покой с напрежение U
Кондензатори
Капацитетурок
1 F = 1 C/V; на практика µF, nF, pF
Плосък кондензаторурок
ε₀ ≈ 8,85 · 10⁻¹² F/m
Енергия на кондензаторурок
Успоредно свързванеурок
еднакво напрежение, зарядите се събират
Последователно свързванеурок
еднакъв заряд, напреженията се събират
Зареждане и разреждане през резисторурок
за τ – около 63 %, за 5τ – практически напълно
Постоянен ток
Сила на токаурок
1 A = 1 C/s; условната посока е от + към − по външната верига
Закон на Ом за участък от веригаурок
Съпротивление на проводникурок
за мед ρ ≈ 1,7 · 10⁻⁸ Ω·m
Последователно и успоредно свързванеурок
Правила на Кирхофурок
второто – по затворен контур
Работа и мощност на токаурок
1 kWh = 3,6 MJ
Закон на Ом за цялата веригаурок
Най-голяма мощност в товараурок
тогава КПД е 50%
Магнитно поле
Поле на прав проводникурок
μ₀ = 4π · 10⁻⁷ T·m/A; посоката – по правилото на дясната ръка
Поле в бобина (соленоид)урок
n – брой навивки на метър
Сила на Амперурок
посоката – по правилото на лявата ръка
Сила между успоредни токовеурок
еднопосочните токове се привличат
Сила на Лоренцурок
перпендикулярна на скоростта, не извършва работа
Заряд в еднородно магнитно полеурок
периодът не зависи от скоростта
Селектор на скоростиурок
Въртящ момент на рамка с токурок
θ – ъгълът между перпендикуляра към рамката и силовите линии
Електромагнитна индукция
Магнитен потокурок
α – ъгълът между B и нормалата; 1 Wb = 1 T·m²
Закон на Фарадейурок
минусът е правилото на Ленц
ЕДН в движещ се проводникурок
ЕДН на генераторурок
Самоиндукцияурок
L – индуктивност, единица хенри (H)
Трансформаторурок
за идеален трансформатор
Загуби при преносурок
десет пъти по-високо напрежение – сто пъти по-малки загуби
Променлив ток и ЕМ вълни
Променливо напрежениеурок
мрежата в Европа: 50 Hz
Ефективни стойностиурок
230 V ефективно = около 325 V максимално
Средна мощност в резисторурок
с ефективните стойности
Капацитивно и индуктивно съпротивлениеурок
Импеданс на последователна RLC веригаурок
при резонанс X_L = X_C и Z = R
Формула на Томсънурок
Скорост на електромагнитните вълниурок
Отражение и пречупване
Закон за отражениетоурок
ъглите се мерят от нормалата към повърхността
Фокус на сферично огледалоурок
вдлъбнато – действителен фокус, изпъкнало – мним
Показател на пречупванеурок
вода 1,33; стъкло около 1,5; диамант 2,42
Закон на Снелурок
Критичен ъгълурок
пълно вътрешно отражение само при n₁ > n₂
Видима дълбочинаурок
при почти отвесно гледане
Дъгаурок
от точката срещу Слънцето; червеното е отвън при основната дъга
Лещи и оптични уреди
Оптична силаурок
f в метри, D в диоптри; за разсейвателна леща f < 0; второто – за долепени лещи
Формула на тънката лещаурок
d' > 0 – реален образ, d' < 0 – въображаем
Увеличениеурок
реалният образ е обърнат, въображаемият – прав
Очила за късогледурок
a – далечната точка на окото в метри
Лупаурок
образ в безкрайност / образ на 25 cm
Микроскопурок
L – оптична дължина на тубуса
Вълнова оптика
Опит на Юнгурок
максимуми; минимуми при d sin θ = (k + 1/2)λ
Дифракция на една цепнатинаурок
първият минимум; a – ширина на цепнатината
Разделителна способностурок
в радиани; D – диаметър на отвора
Дифракционна решеткаурок
N – брой линии на единица дължина
Тънък слой във въздухаурок
усилване при едно обръщане на фазата (сапунен филм)
Антиотражателно покритиеурок
Закон на Малюсурок
неполяризирана светлина след поляризатор: I₀/2
Ъгъл на Брюстерурок
отразената светлина е напълно поляризирана
Фотони и фотоефект
Енергия на фотонаурок
1 eV = 1,6 · 10⁻¹⁹ J
Уравнение на Айнщайн за фотоефектаурок
Червена границаурок
фотоефект има при f > f₀, т.е. λ < λ₀
Спиращо напрежениеурок
Импулс на фотона и светлинно наляганеурок
Ефект на Комптънурок
Дължина на вълната на дьо Бройлурок
последното – за електрон, ускорен от покой с напрежение U
Атомът
Най-малко разстояние при челен удар (Ръдърфорд)урок
α-частица със заряд 2e към ядро със заряд Ze
Ъгъл на разсейванеурок
b – прицелен параметър
Правило на Бор за орбититеурок
Радиуси на орбититеурок
Z = 1 за водорода
Енергетични ниваурок
атом или йон с един електрон
Фотон при преходурок
Брой спектрални линииурок
при връщане от ниво n в основно състояние
Ядро и радиоактивност
Състав на ядротоурок
Z – протони, N – неутрони, A – нуклони
Дефект на масата и енергия на връзкатаурок
1 u ↔ 931,5 MeV; с масите на атомите вместо m_p се взема масата на водородния атом
α-разпаданеурок
β⁻-разпаданеурок
в ядрото неутрон става протон; при γ-лъчение A и Z не се менят
Закон за радиоактивното разпаданеурок
T – период на полуразпадане
Активностурок
Енергия на ядрена реакцияурок
делене на ²³⁵U ≈ 200 MeV; ²H + ³H → ⁴He + n: 17,6 MeV
Вълнова функция и неопределеност
Правило на Борнурок
вероятност частицата да бъде открита в малък интервал Δx около x
Суперпозицияурок
събират се амплитудите, не вероятностите
Принцип на неопределеносттаурок
Време на живот и ширина на нивотоурок
Енергия на затворена частица (оценка)урок
p ≈ ħ/r за частица в област с размер r
Радиус на Бор и енергия на водорода от оценкатаурок
минимумът на E(r) = ħ²/(2mr²) − ke²/r; за йон със заряд Ze: a₀/Z и −13,6·Z² eV
Гаусов вълнов пакетурок
Частица в кутия и тунелен ефект
Стоящи вълни в кутияурок
n = 1, 2, 3, …
Енергия на частица в кутияурок
за електрон h²/(8mₑ) ≈ 0,376 eV·nm²
Вълнови функции в кутияурок
n − 1 възела вътре в кутията
Преход между ниватаурок
Затихване в забранената областурок
за електрон κ [nm⁻¹] ≈ 5,12·√(U − E [eV]); дълбочина на проникване ≈ 1/κ
Прозрачност на бариера (тунелен ефект)урок
при κd ≫ 1; d – ширина на бариерата
Квантовият атом
Квантови числаурок
l = 0, 1, 2, 3 → подслоеве s, p, d, f
Брой орбитали и електрониурок
по принципа на Паули – до 2 електрона в орбитала
Момент на импулса в атомаурок
Радиална вероятностурок
за 1s: P(r) = 4r²/a₀³ · e^(−2r/a₀), максимум при r = a₀
Магнетон на Бор и сила в нееднородно полеурок
μ_B ≈ 5,79·10⁻⁵ eV/T; опитът на Щерн и Герлах
Ефект на Зееман (нормален)урок
нивото с орбитално число l се разцепва на 2l + 1 поднива
Последователни измервания на спинаурок
θ – ъгълът между старата и новата ос
Астрономия
Въведение
Небесна сфера и време
Височина на полюсаурок
Зенитно разстояниеурок
Звездно времеурок
в горна кулминация S = α
Часове и градусиурок
Звездно и слънчево денонощиеурок
T★ = 23h 56m 04s
Изгрев и залезурок
продължителност на деня 2t₀ / 15°
Линейна скорост на въртенеурок
Синодичен месецурок
T★ = 27,32 дни – сидеричен месец
Синодичен период на планета
T – сидеричен период на планетата
Слънчево денонощие на планетаурок
− при въртене в посоката на обикаляне
Гравитация и орбити
Закон за всемирното привличанеурок
Ускорение на свободното паданеурок
Приливно ускорениеурок
Трети закон на Кеплерурок
T в години, a в AU, около Слънцето
Трети закон във формата на Нютонурок
Маса от орбитаурок
Перихелий и афелийурок
Малка полуосурок
Кръгова (първа космическа) скоростурок
за Земята 7,9 km/s
Скорост за бягство (втора космическа)урок
за Земята 11,2 km/s
Уравнение vis-vivaурок
Скорост около Слънцетоурок
r и a в AU
Център на маситеурок
Граница на Рошурок
за твърдо тяло 1,26 вместо 2,44
Резонанс с Юпитерурок
a_J = 5,20 AU
Параметър на Тисеранурок
Правило на Тициус–Бодеурок
емпирично правило, не закон
Светлина, спектри и телескопи
Вълна и фотонурок
Закон на Винурок
b = 2,898 · 10⁻³ m·K
Закон на Стефан–Болцманурок
Формула на Ридбергурок
Eₙ = −13,6 eV / n²
Доплерово отместванеурок
v ≪ c; v > 0 – отдалечаване
Увеличение на телескопаурок
полезно: от ~D/7 до ~2D (D в mm)
Гранична звездна величинаурок
D в mm
Разделителна способностурок
D в mm, λ = 550 nm
Интерферометърурок
B – база
Seeingурок
r₀ – параметър на Фрийд
Отношение сигнал/шумурок
когато доминират фотоните от звездата
Слънце и планети
Светимост от слънчевата константаурок
S = 1361 W/m², d = 1 AU
Маса и енергияурок
при 4 ¹H → ⁴He се губи ~0,7% от масата
Число на Волфурок
Средна плътностурок
Топлинна скорост на молекулитеурок
газът се задържа, ако v₂ ≳ 6v
Равновесна температураурок
d в AU, A – албедо
Налягане в центъраурок
Диаметър на астероидурок
Видими метеори в часурок
Звезди
Формула на Погсънурок
5 величини = 100 пъти
Модул на разстояниетоурок
Разстояние от звездната величинаурок
A – поглъщане
Светимост от абсолютната величинаурок
Потокурок
Звезди спрямо Слънцетоурок
Маса–светимостурок
Време на животурок
Температура от показателя на цветаурок
Паралаксурок
Двойни звездиурок
a в AU, P в години, M в M☉
Ъглова и линейна полуосурок
Спектрални двойниурок
Период на пулсиранеурок
Q ≈ 0,04 дни
Цефеиди: период–светимостурок
P в дни
Маса на Джинсурок
Време за свободно паданеурок
Време на Келвин–Хелмхолцурок
Граница на Чандрасекарурок
Свиване на въртящо се тялоурок
Радиус на Шварцшилдурок
Галактики и космология
Маса от кривата на въртенеурок
Светимост на Едингтънурок
Акрецияурок
η ≈ 0,1
Тип на елиптична галактикаурок
Галактична годинаурок
1 km/s ≈ 1,02 pc за милион години
Вириална масаурок
Отклонение на светлинатаурок
Червено отместванеурок
Закон на Хъбъл–Льометрурок
H₀ ≈ 70 km/s/Mpc
Време на Хъбълурок
Критична плътностурок
Температура на реликтовото излъчванеурок
T₀ = 2,725 K
Разреждане при разширениеурок
Екзопланети и живот
Химия
Смеси и разделяне
Атоми, изотопи и периодичната система
Масово числоурок
– протони, – неутрони; нуклид .
Електрони в йонурок
За катион , за анион ; в неутралния атом .
Атомна единица за масаурок
Относителна атомна масаурок
– дял на изотопа, – масата му в u.
Дял на изотоп (два изотопа)урок
Външни електрони (главни групи)урок
Номерът на периода е равен на броя на електронните слоеве.
Химична връзка
Заряд на йона (главни групи)урок
Металите отдават валентните си електрони, неметалите приемат до октет.
Електронеутралност на йонно съединениеурок
Броят на йоните се намира от НОК на зарядите: и → .
Разлика в електроотрицателносттаурок
Около 0 – ковалентна неполярна, умерена – ковалентна полярна, над около 1,7 (метал и неметал) – йонна; границите са приблизителни.
Брой електронни двойки във формула на Люисурок
– валентните електрони на атомите, – зарядът на частицата.
Формален зарядурок
– електрони в несподелените двойки, – в общите двойки на атома.
Енергия на реакция от енергиите на връзкитеурок
– енергия се отделя.
Форма на молекулите и полярност
Мол и моларна маса
Химични уравнения и стехиометрия
Разтвори и концентрации
Моларна концентрацияурок
Маса за приготвяне на разтворурок
Масова част и моларна концентрацияурок
ρ в g/mL, M в g/mol, c в mol/L.
Разрежданеурок
Количеството разтворено вещество не се променя.
Смесване на разтвори (обемите се събират)урок
Масова част на наситен разтворурок
S – разтворимост в грамове на 100 g вода.
ppm и ppbурок
Приближението с литър е за разредени водни разтвори.
Газове в химията
Енергия на реакциите
Знак на енталпиятаурок
Обратната реакция има с обратен знак; при умножаване на уравнението по и се умножава по .
Калориметрияурок
За вода .
Закон на Хесурок
Ако търсеното уравнение е сбор от дадените, умножени по .
ΔH от енталпиите на образуванеурок
За простите вещества в стандартно състояние .
ΔH от енергиите на връзкитеурок
Приблизително, със средни енергии на връзките; за вещества в газово състояние.
Калоричност на горивоурок
– енталпия на горене на мол; .
Енергия на Гибсурок
Реакцията може да протече самопроизволно при ; граничната температура е .
Скорост на реакцията
Химично равновесие
Условие за равновесиеурок
Константа на равновесие (закон за действие на масите)урок
Твърди вещества и чисти течности не влизат в израза; K зависи само от температурата.
Обърнато и умножено уравнениеурок
Посока на реакциятаурок
се смята по израза за с текущите концентрации.
Връзка между Kp и Kcурок
– промяната на броя молове газ по уравнението.
Уравнение на Вант Хофурок
Произведение на разтворимосттаурок
Киселини, основи и pH
Йонно произведение на водатаурок
pH и pOHурок
Сумата 14 важи при 25 °C.
Константа на дисоциация на киселинаурок
Закон за разреждането на Оствалдурок
За слаба киселина, когато е под около 5%.
Спрегната двойкаурок
Еквивалентна точка при титруванеурок
За едноосновна киселина и едновалентна основа.
Уравнение на Хендерсън–Хаселбалхурок
pH на буферен разтвор; буферът действа в интервала .
Окисление-редукция и електрохимия
Сбор на степените на окислениеурок
е зарядът на частицата (0 за молекула), – броят на атомите със степен .
Електронен балансурок
Отдадените електрони са равни на приетите.
Напрежение на галваничен елементурок
Анодът е металът с по-отрицателен стандартен потенциал; напр. за елемента на Даниел .
Уравнение на Нернст (25 °C)урок
Енергия на Гибс и напрежениеурок
Закон на Фарадей за електролизатаурок
– броят на електроните за една частица.
Константа на Фарадейурок
Метали
Метал с киселинаурок
Само за металите преди водорода в реда на активност; е степента на окисление на метала в солта.
Активен метал с водаурок
Алкалните метали и Ca, Sr, Ba при стайна температура.
Изместване на метал от солурок
Промяната на масата на пластинката, ако металите са с еднаква степен на окисление.
Метал от рудаурок
Доменна пещурок
Амфотерност на алуминияурок
Алуминотермияурок
Неметали
Ред на активност на халогенитеурок
По-активният халоген измества по-слабия от разтворите на солите му.
Контактен метод (сярна киселина)урок
при около 450 °C; от 32 t сяра теоретично – 98 t киселина.
Метод на Оствалд (азотна киселина)урок
; от мол теоретично – мол .
Общ добив на многоетапен процесурок
Събиране на газурок
Над вода се събират само слабо разтворимите газове (, , ).
Получаване на озонурок
При еднакви условия обемът намалява с половината от обема на образувания озон.
Класове неорганични съединения
Йонни реакции и качествен анализ
Концентрация на йон при пълна дисоциацияурок
За силни електролити; е концентрацията на солта. Проверка: .
Маса на утайкаурок
Количеството утайка се определя от йона в недостиг според съкратеното йонно уравнение.
Гравиметрично пресмятанеурок
– броят атоми (йони) X във формулата на утайката, например .
Йон от два разтвора след смесванеурок
Когато йонът не участва в реакция; са концентрациите на самия йон в двата разтвора.
Условие за образуване на утайкаурок
Въглеводороди
Функционални групи
Наситени едновалентни алкохолиурок
Наситени алдехиди и кетониурок
Наситени едноосновни карбоксилни киселиниурок
Естерите със същия брой въглеродни атоми са техни изомери.
Естерификацияурок
Стойността е за етилов етаноат; при 1 mol киселина и 1 mol алкохол в равновесие се получават около 2/3 mol естер.
Окисление на алкохолитеурок
Първичните алкохоли дават алдехиди и киселини, вторичните – кетони, третичните не се окисляват.
Реакция на сребърното огледало (опростено)урок
Метаналът дава 4 mol сребро на мол, защото се окислява до .
Водород от алкохол и натрийурок
Механизми на органичните реакции
Дял на продукта при радикалово халогениранеурок
– брой еквивалентни H, – относителна реактивност; при хлориране , при бромиране – около .
Кинетично уравнение на SN2 и E2урок
Една стъпка, реакция от втори порядък; при SN2 конфигурацията се обръща.
Кинетично уравнение на SN1 и E1урок
Бавната стъпка е йонизацията до карбокатион – нуклеофилът не влиза в уравнението.
Стабилност на карбокатионите и радикалитеурок
Енергия на фотон, разкъсващ връзкаурок
За Cl–Cl () – около .
Полимери
Степен на полимеризацияурок
Присъединителна полимеризацияурок
Звеното има състава и моларната маса на мономера.
Поликондензация (два мономера)урок
Звеното е с по-леко от сбора на двата мономера, напр. PET: .
Среднобройна моларна масаурок
Средномасова моларна масаурок
Дисперсностурок
При еднакво дълги вериги .
Химия на живота
Фотосинтезаурок
Дишането в клетките е обратният процес.
Алкохолна ферментацияурок
Хидролиза на нишестеурок
Осапуняване на мазнинаурок
Моларна маса на пептидурок
При всяка от пептидни връзки се отделя молекула вода.
Правило на Чаргафурок
За двойноверижна ДНК; A–T има две, а G–C – три водородни връзки.
Енергийна стойност на хранаурок
В kcal коефициентите са 4, 9 и 4.
Ядрена химия
Изравняване на ядрено уравнениеурок
Елементът на неизвестното ядро се познава по .
β⁺-разпадане и електронно захващанеурок
Брой разпадания в радиоактивен редурок
Активност на дадена масаурок
в секунди, ≈ масовото число в g/mol.
Възраст по разпадането (¹⁴C)урок
За въглерод-14 години; методът е приложим до около 50 000 години.
Калий-аргоново датиранеурок
години; около 10,7% от разпаданията дават ⁴⁰Ar.
Химия на околната среда
CO₂ от изгаряне на въглерод и метанурок
ppm на CO₂ в атмосфератаурок
Около половината от изхвърления се поема от океаните и растенията.
Каталитично разрушаване на озонаурок
Сумарно ; хлорният атом е катализатор.
Кисел дъждурок
Чистият дъжд е с pH около 5,6 заради разтворения ; кисел дъжд – под 5,6.
Временна твърдост на водатаурок
Атомна икономияурок
При присъединителните реакции АИ = 100%.
Спектроскопия и анализ
Пропускане и абсорбцияурок
– минава 10% от светлината, – 1%.
Закон на Бер–Ламбертурок
– моларен коефициент на поглъщане, L/(mol·cm); – дължина на кюветата, cm; – mol/L. Важи за разредени разтвори.
Смес от поглъщащи веществаурок
Абсорбциите на компонентите се събират; при две вещества се мери при две дължини на вълната.
Вълново числоурок
Изотопни пикове в масспектъраурок
Пикът M+1 е около 1,1% от M за всеки въглероден атом (изотопът ¹³C).
Правило n + 1 в ¹H ЯМРурок
– брой еквивалентни водородни атоми при съседния въглероден атом; височините на линиите са като в триъгълника на Паскал.
Биология
Микроскоп
Общо увеличениеурок
увеличенията на окуляра и обектива се умножават
Истински размерурок
образът – размерът на снимката или рисунката, в същите единици
Увеличение по мащабна линийкаурок
Зрително полеурок
полевото число е написано на окуляра, често 18 mm
Разделителна способностурок
NA – числова апертура на обектива; светлинният микроскоп различава до около 0,2 µm
Мерни единициурок
Размер на клетката
Мембрана и транспорт
Закон на Фикурок
A – площ, Δc – разлика в концентрациите, d – дебелина на мембраната
Осмоларитетурок
i – на колко частици се разпада веществото: глюкоза 1, NaCl 2, CaCl₂ 3
Осмотично налягане (Вант Хоф)урок
Воден потенциалурок
водата тече от по-високия към по-ниския воден потенциал
Промяна на масатаурок
Натриево-калиева помпаурок
Клетъчно делене
Ензими и АТФ
Хидролиза на АТФурок
в клетката – около −50 kJ/mol
Спрегнати реакцииурок
неизгодна реакция протича, ако се свърже с хидролиза на АТФ
Температурен коефициентурок
за ензимите под оптимума обикновено 2–3
Уравнение на Михаелис–Ментенурок
при скоростта е
Двойно обратни координати (Лайнуийвър–Бърк)урок
пресечните точки с осите са и
Конкурентен инхибиторурок
Неконкурентен инхибиторурок
Клетъчно дишане
Аеробно дишанеурок
Млечнокисела ферментацияурок
2 АТФ на глюкоза; в мускулите и в млечнокиселите бактерии
Алкохолна ферментацияурок
2 АТФ на глюкоза; в дрождите
Баланс на една глюкозаурок
Добив на АТФурок
НАДН ≈ 2,5 АТФ, ФАДН₂ ≈ 1,5 АТФ; 30 при совалка за НАДН от гликолизата; по-старите учебници – 36–38
Дихателен коефициентурок
въглехидрати 1,0; белтъци ≈ 0,8–0,9; мазнини ≈ 0,7; над 1 – част от глюкозата ферментира
Респирометърурок
– преместване на капката в тръбата с KOH (поет O₂), – в тръбата с вода (O₂ − CO₂)
Отношение P/Oурок
около 2,5 за НАДН и 1,5 за ФАДН₂
Фотосинтеза
Общо уравнениеурок
по-точно – целият идва от водата
Фотолиза на водатаурок
във фотосистема II; най-малко 8 фотона на една (по 2 на електрон)
Цикъл на Калвин – разходурок
3 завъртания на цикъла дават 1 G3P (3C)
Фиксиране на CO₂урок
Светлина и разстояниеурок
лампа на 2 пъти по-голямо разстояние дава 4 пъти по-слаба светлина
Нетна фотосинтезаурок
в точката на компенсация нетната е 0
Rf на пигментурок
каротин > ксантофили > хлорофил a > хлорофил b
ДНК и синтез на белтък
Правило на Чаргафурок
за двойноверижна ДНК, не за една верига
Водородни връзки между веригитеурок
Дължина на ДНКурок
N – брой двойки бази
Брой кодониурок
Нуклеотиди в кодиращата част на иРНКурок
от стартовия кодон до стоп кодона включително; – брой аминокиселини
Опитът на Мезелсон и Сталурок
g – брой поколения в ¹⁴N (g ≥ 1)
Време за репликацияурок
N – двойки бази, v – скорост на една вилка, k – брой начала (всяко с две вилки)
Законите на Мендел
Монохибридно кръстосване, F₂урок
при непълно доминиране и кодоминиране фенотиповете също са 1 : 2 : 1
Анализиращо кръстосванеурок
Дихибридно кръстосване, F₂урок
гените са в различни хромозоми; епистазата дава 9 : 3 : 4 или 9 : 7
Гамети, генотипове и фенотипове при n хетерозиготни генаурок
при пълно доминиране и гени в различни хромозоми
Правило за умножениеурок
за независимо унаследявани гени
Честота на рекомбинацияурок
при анализиращо кръстосване; RF ≤ 50%
Интерференцияурок
дробта е коефициентът на съвпадение
Тест хи-квадратурок
критични стойности при 0,05: 3,84 (1), 5,99 (2), 7,81 (3), 9,49 (4)
Наследяване при човека
Двама носители на рецесивна болестурок
за всяко дете поотделно, независимо от предишните деца
Здрав брат или сестра на боленурок
родителите са носители; случаят aa отпада
Носителка на X-свързана рецесивна болестурок
Болен баща, X-свързана рецесивна болестурок
Кръвни групи AB0урок
IA и IB са кодоминантни, i е рецесивен
Наследственост по Фалконърурок
r – корелация на белега при еднояйчни (ЕБ) и двуяйчни (ДБ) близнаци
Полигенен белег с n адитивни генаурок
при родители, хетерозиготни по всички гени
Риск с допълнителна информация (Бейс)урок
p – началната вероятност (напр. за носителство); L₁, L₀ – вероятност на наблюдаваното, ако допускането е вярно или не
Телца на Барурок
във всяка клетка остава активна само една X: 46,XY – 0, 46,XX – 1, 47,XXX – 2
Генни технологии
Честота на място за рязанеурок
n – дължина на мястото; 4 bp – на 256, 6 bp – на 4096 bp (при случайна последователност)
Брой фрагменти при k разрезаурок
Брой копия при PCRурок
n – брой цикли, E – ефективност (1 при пълно удвояване)
Копия с точната дължинаурок
двойни вериги от праймер до праймер след n цикъла, започнати от една молекула
Сравнение по праговия цикъл (qPCR)урок
при ефективност 100 %; иначе основата е 1 + E
Гел-електрофорезаурок
пробегът е линеен по логаритъма на размера; a и b се намират по маркера
Честота на ДНК профилурок
произведение от честотите на генотипите в независимите локуси
Естествен отбор и популационна генетика
Честота на алелаурок
всеки диплоиден индивид носи два алела – в популация от N индивида има 2N копия на гена
Закон на Харди–Вайнбергурок
голяма популация, случайно кръстосване, без отбор, мутации и миграция; χ² при проверка – 1 степен на свобода
Промяна на честотата при отборурок
w – относителна приспособеност на генотипа, коефициент на отбора s = 1 − w
Рецесивен летален алелурок
n – брой поколения; колкото по-рядък е алелът, толкова по-бавно изчезва
Хетерозиготно предимствоурок
w_AA = 1 − s, w_Aa = 1, w_aa = 1 − t; устойчиво равновесие (сърповидноклетъчна анемия и малария)
Равновесие мутации – отборурок
μ – честота на мутациите на ген на поколение
Генетичен дрейфурок
H – хетерозиготност; неутрален алел се фиксира с вероятност, равна на началната му честота (нова мутация – 1/2N)
Ефективна численостурок
N_m, N_f – брой размножаващи се мъжки и женски
Уравнение на селекционераурок
S – диференциал на отбора, h² – наследственост, R – отговор на отбора (изместване на средното за едно поколение)
Видообразуване и филогения
Хромозоми на хибрид и алополиплоидурок
n₁, n₂ – хромозомите в гаметите на двата вида; муле: 32 + 31 = 63; хлебна пшеница AABBDD = 42
Брой двоични дърветаурок
n – брой видове; за 4 вида – 15 и 3, за 10 вида – 34 459 425 и 2 027 025
p-разстояниеурок
Поправка на Джукс–Канторурок
d – замени на позиция с отчетени многократните; p не надхвърля 0,75
Молекулен часовникурок
r – замени на позиция за единица време по всеки клон; калибрира се по вкаменелости
Индекс на съгласуваностурок
m – най-малкият възможен брой промени (брой състояния − 1 за всеки белег), s – промените по дървото; CI = 1 – без хомоплазия
Вируси, бактерии, протисти и гъби
Растеж на бактериитеурок
g – време на генерация, n – брой поколения; важи в логаритмичната фаза
Време на генерация от два брояурок
Скорост на растежурок
Брой бактерии от брой колонииурок
C – колонии (броят се петрита с 30–300), V – посят обем в ml, d – разреждане (напр. 10⁻⁶)
Последователно разрежданеурок
1 ml в 9 ml вода, повторено k пъти: d = 10⁻ᵏ
Заразяване с фаги (Поасон)урок
m – множественост на заразяване (MOI); P(0) – дял на незаразените клетки
Азотфиксацияурок
ензим нитрогеназа; работи само без кислород
Систематика
Брой тези в двувходов ключурок
n – брой видове, всеки в отделен край на ключа; всяка теза разделя една група на две
Най-краткият най-дълъг път в ключаурок
с k въпроса „да/не“ се различават най-много вида
Среден брой въпроси в ключаурок
pᵢ – колко често се среща видът, dᵢ – брой въпроси до него; честите видове трябва да са близо до началото
Плоидност при редуване на поколениятаурок
мейозата дава спорите, митозата в гаметофита – гаметите; при мейоза от 1 клетка – 4 спори
Ходилни крака при членестоногитеурок
Строеж и транспорт при растенията
Воден потенциалурок
водата тече към по-ниския Ψ; c – осмотична концентрация, при 20 °C RT ≈ 2,44 L·MPa/mol
Воден потенциал на въздухаурок
φ – относителна влажност; при 20 °C RT/V̄ ≈ 135 MPa, при 50 % Ψ ≈ −94 MPa
Потометърурок
r – радиус на капиляра, d – път на мехурчето за време t; дава поетата вода за единица време
Гъстота на устицатаурок
N – устица в кръгло зрително поле с диаметър D
Опън за воден стълбурок
само за да се задържи стълбът; триенето в съдовете добавя още толкова или повече
Закон на Хаген–Поазьойурок
двойно по-широк съд пропуска 16 пъти повече вода; средната скорост расте като r²
Капилярно издиганеурок
в съд с радиус 20 µm – около 0,75 m: твърде малко за дърветата
Растеж и размножаване при растенията
Двойно опложданеурок
едната спермия + яйцеклетката; другата спермия + двете полярни ядра на централната клетка
Хромозоми в ендоспермаурок
при царевицата 2n = 20 → 30; семенната обвивка и стената на плода са 2n (тъкани на майката)
Генотип на ендоспермаурок
m – алелът в мегаспората (двете полярни ядра са еднакви), f – алелът на спермията
Опит на Вентурок
ъгълът на огъване е пропорционален на ауксина в агаровото блокче (при малки количества)
Прекъсната нощурок
решава най-дългият непрекъснат тъмен период и последната светкавица (червена – прекъсва, далечна червена – отменя)
Логистичен (сигмоиден) растежурок
H – крайна височина; най-бърз растеж при h = H/2 (t = t₀)
Хранене и храносмилане
Енергийна стойност на хранатаурок
E в kJ, масите в g; на грам: въглехидрати и белтъци 17 kJ (4 kcal), мазнини 37 kJ (9 kcal)
Килокалории и килоджаулиурок
Площ на емулгираните капчициурок
обем V мазнина на N еднакви капки с диаметър d; 10 пъти по-малки капки – 10 пъти по-голяма площ за липазата
Хидролиза на нишестетоурок
от 162 g нишесте се получават 180 g глюкоза – масата расте с присъединената вода
Основна обмяна (Мифлин – Сейнт Жор)урок
kcal на ден; m в kg, h в cm, a – години; s = +5 за мъже, −161 за жени; за възрастни, при подрастващи – ориентир
Дневен разход на енергияурок
PAL – коефициент на физическа активност: около 1,4 (заседнал) до 2 и повече (спортист)
Индекс на телесната масаурок
m в kg, h в m; при възрастни 18,5–25 – нормално тегло, 25–30 – наднормено, над 30 – затлъстяване
Промяна на масатаурок
1 kg мастна тъкан – грубо 32 000 kJ (7700 kcal); тялото частично се приспособява, затова е горна граница
Дихателен коефициентурок
въглехидрати – 1, белтъци – около 0,8, мазнини – около 0,7
Кръв и кръвообращение
Минутен обемурок
в покой ≈ 70 · 70 mL ≈ 5 L/min; при трениран бегач до 25–35 L/min
Фракция на изтласкванеурок
нормално около 55–70 %
Средно артериално наляганеурок
при 120/80 mmHg – около 93 mmHg; pс − pд е пулсовото налягане
Уравнение на непрекъснатосттаурок
A – общото сечение на всички съдове от вида: аорта ≈ 2,5 cm², капиляри ≈ 2500 cm² → кръвта в капилярите е ≈ 1000 пъти по-бавна
Закон на Поазьой за съдоветеурок
двойно по-тесен съд има 16 пъти по-голямо съпротивление – така артериолите регулират потока
Принцип на Фикурок
250 mL O₂/min : (200 − 150) mL O₂/L = 5 L/min
Пулс от ЕКГурок
при скорост на хартията 25 mm/s
Показатели на еритроцититеурок
0,45 : 5 · 10¹²/L = 90 fL; 150 g/L : 0,45 ≈ 333 g/L
Сили на Старлингурок
J > 0 – филтрация (артериален край, p ≈ 35 mmHg), J < 0 – реабсорбция (венозен край, p ≈ 15 mmHg); онкотично налягане ≈ 25 mmHg
Дишане и газообмен
Закон на Фикурок
дифузията расте с площта и разликата в парциалното налягане и пада с дебелината на преградата
Белодробни капацитетиурок
при млад мъж около ДО 0,5 L, ЖК 4,6 L, ОБК 5,8 L; остатъчният обем не се мери със спирометър
Белодробна и алвеоларна вентилацияурок
мъртвото пространство V_D ≈ 150 mL; в покой V̇E ≈ 6–8 L/min
Парциално налягане във вдишания въздухурок
в трахеята въздухът е наситен с водни пари; на морското равнище ≈ 20 kPa
Уравнение на алвеоларния газурок
R ≈ 0,8 – дихателният коефициент; на морското равнище 20 − 5,3/0,8 ≈ 13,3 kPa
Уравнение на Хилурок
за хемоглобин на възрастен P50 ≈ 3,5 kPa, n ≈ 2,7; за миоглобин n = 1
Съдържание на кислород в кръвтаурок
mL/L при [Hb] в g/L и PO₂ в kPa; артериалната кръв носи ≈ 200 mL O₂ на литър
Принцип на Фик за потреблението на O₂урок
Q – сърдечен дебит; в покой 5 L/min · 50 mL/L = 250 mL/min
Пренос на CO₂урок
ускорява се от карбоанхидразата в еритроцитите; около 70 % от CO₂ се носи като HCO₃⁻
pH на кръвтаурок
[HCO₃⁻] в mmol/L, PCO₂ в kPa; при 24 mmol/L и 5,3 kPa – pH ≈ 7,4
Отделяне и хомеостаза
Филтрат за денонощиеурок
GFR ≈ 125 mL/min → около 180 L филтрат на ден; урината е около 1,5 L – обратно се поемат около 99 % от водата
Ефективно филтрационно наляганеурок
Pг – в капилярите на гломерула, Pк – в капсулата на Боуман, π – онкотичното налягане на плазмените белтъци
Баланс на веществото в нефронаурок
филтрирано = GFR · P (P – концентрацията в плазмата)
Клирънсурок
U – концентрация в урината, V – урина за минута, P – концентрация в плазмата; инулин: C = GFR ≈ 125 mL/min, PAH: C ≈ плазмения ток (≈ 600–650 mL/min), глюкоза: C = 0
Филтрационна фракция и кръвен токурок
RPF – плазменият ток през бъбреците (клирънсът на PAH), Hct – хематокритът
Бъбречен праг за глюкозаурок
идеалният праг; реално глюкоза се появява в урината около 10 mmol/L (180 mg/dL), защото нефроните се различават
Обем на уринатаурок
S – разтворените вещества за изхвърляне (≈ 600–900 mOsm/ден); при U от 50 до 1200 mOsm/kg – от около 0,5 до около 12 L на ден
Изпаряване на потурок
1 L пот на час отнема около 670 W
Топлинен баланс на тялотоурок
c ≈ 3,5 kJ/(kg·K); M – произведената топлина (≈ 80 W в покой)
Нервна система и сетива
Уравнение на Нернстурок
равновесният потенциал на йона X със заряд z; R = 8,314 J/(mol·K), F = 96 485 C/mol
Нернст при 37 °Cурок
K⁺ 5/140 mmol/L → E(K⁺) ≈ −89 mV; Na⁺ 145/15 mmol/L → E(Na⁺) ≈ +61 mV
Уравнение на Голдман–Ходжкин–Кацурок
потенциалът на покой (mV, 37 °C); при P(K⁺) : P(Na⁺) : P(Cl⁻) = 1 : 0,04 : 0,45 – около −67 mV
Скорост на провежданеурок
нервът се дразни в две точки на разстояние Δx; закъснението в синапса и мускула отпада при изваждането
Скорост и диаметър на влакнотоурок
приблизителни правила; гол аксон от 1 µm – около 1 m/s, миелинизиран от 10 µm – около 60 m/s
Най-голяма честота на импулситеурок
T – абсолютният рефрактерен период (около 1 ms → до около 1000 Hz)
Време на рефлексаурок
L – дължината на дъгата, n – броят на синапсите, синаптичното закъснение t ≈ 0,5 ms
Йони за един импулсурок
C ≈ 1 µF/cm² – капацитетът на мембраната, ΔV ≈ 100 mV, A – площта; около 6 · 10¹¹ йона на cm²
Хормони
Полуживот на хормонурок
когато отделянето спре; адреналин t½ ≈ 2–3 min, инсулин ≈ 5 min, кортизол ≈ 60–90 min, T4 ≈ 7 дни
Стационарна концентрацияурок
R – скорост на отделяне, Cl – клирънс (обем плазма, изчистен за единица време); при стационарно ниво отделянето е равно на разграждането
Достигане на стационарното нивоурок
50 % за един полуживот, 90 % за полуживота – независимо от скоростта на отделяне
Натрупване при повтарящи се дозиурок
τ – интервал между дозите; R – колко пъти върхът при стационарно ниво е над върха след първата доза; дъното е
Усилване в сигналната каскадаурок
a – колко молекули се включват на всяко стъпало; по учебниците 1 молекула адреналин → около молекули глюкоза-1-фосфат
Йод в тироксинаурок
тироксинът C₁₅H₁₁I₄NO₄ (T4) е 65 % йод по маса; нужни са около 150 μg йод на ден
Имунитет
Ефективно репродуктивно числоурок
R₀ – колко души заразява един болен сред податливи хора, p – делът на имунните; при R < 1 епидемията угасва
Праг на колективния имунитетурок
за морбили (R₀ около 12–18) – над 92–94 %, за полиомиелит (R₀ около 5–7) – 80–86 %
Нужен ваксинален обхватурок
E – ефективността на ваксината (делът от ваксинираните, които са защитени); при V_c > 1 ваксината не стига за колективен имунитет
Ефективност на ваксинаурок
r – делът на разболелите се във всяка група на изпитанието; например 8 срещу 162 при еднакви групи → E ≈ 95 %
Окончателен размер на епидемията (SIR)урок
z – делът от хората, които преболедуват без ваксинация; при R₀ = 2 → z ≈ 0,797
Случаи в n-тото поколениеурок
от един болен; общо до n-тото поколение – 1 + R + … + Rⁿ
Клонално размножаванеурок
T – времето за едно делене на лимфоцита; при вторичния отговор N₀ са клетките на паметта и клонът е много по-голям
Разграждане на антителатаурок
полуживот около 21 дни за IgG и около 5 дни за IgM
Разнообразие на антителата (V(D)J)урок
около 40 · 25 · 6 = 6000 тежки и около 320 леки вериги → ≈ 1,9 · 10⁶ комбинации; неточните съединения дават още много повече
Размножаване и развитие
Брой клетки при браздяванетоурок
n – брой синхронни деления на зиготата; 5 деления → 32 клетки (морула), 7 → 128 (бластула)
Размер на бластомеритеурок
при браздяването общият обем не расте; човешката зигота d₀ ≈ 100 µm → след 3 деления 50 µm
Гамети от една клеткаурок
при оогенезата деленията са неравни – отделят се 2 или 3 полярни телца
Ден на овулациятаурок
L – дължина на цикъла в дни; лутеалната фаза (от овулацията до менструацията) е около 14 дни
Плодни дниурок
сперматозоидите живеят до около 5 дни, яйцеклетката може да бъде оплодена 12–24 h след овулацията
Правило на Негелеурок
ПМ – първият ден на последната менструация; от оплождането – около 266 дни
Нарастване на hCGурок
в началото на бременността; тестът за бременност открива hCG в урината
Двойна цена на половото размножаванеурок
безполовата женска има 2 дъщери, половата – дъщеря и син; без предимство на пола безполовите бързо биха надделели
Екосистеми и потоци на енергия
Нетна първична продукцияурок
БПП – цялата енергия, свързана при фотосинтезата; R – изразходваното от самите растения за дишане (често около половината)
Ефективност на фотосинтезатаурок
обикновено около 1 %; в България на 1 m² падат около 5 · 10⁶ kJ слънчева енергия за година
Ефективност на прехода между трофичните ниваурок
P – продукцията (енергията) на нивото; обикновено 5–20 %, средно около 10 %
Правило на 10-те процентаурок
E₁ – нетната продукция на продуцентите; до ниво 4 стига около една хилядна
Ефективността като произведениеурок
CE – изядена част от продукцията, AE – усвоена част от изяденото, PE – част от усвоеното, превърната в прираст (при топлокръвните 1–3 %)
Трофично ниво на всеяден организъмурок
pᵢ – делът на храната i в менюто, TLᵢ – нейното трофично ниво; продуцентите имат TL = 1
Биоконцентрацияурок
колко пъти концентрацията в организма (например планктона) е по-висока от тази във водата
Биомагнификацияурок
f – задържаната част от погълнатото вещество, g – частта от храната, която става тяло; при f = 0,8 и g = 0,1 BMF = 8
Нетна продукция на екосистематаурок
R_хет – дишането на животните и разлагачите; ако е положителна, екосистемата натрупва въглерод
Популации
Баланс на численосттаурок
B – родени, D – умрели, I – дошли (имиграция), E – тръгнали си (емиграция)
Маркиране и повторно улавяне (Линкълн–Петерсен)урок
M – маркирани, C – уловени втория път, R – маркирани сред тях; популацията трябва да е затворена
Поправка на Чапманурок
по-точна при малко R; работи и при R = 0
Експоненциален растежурок
b и d – раждаемост и смъртност на индивид за единица време
Време за удвояванеурок
правилото на 70 е точно при малки проценти растеж
Логистичен растежурок
K – капацитетът на средата; S-образна крива
Максимален устойчив уловурок
най-големият приръст на логистичната популация
Модел на Лотка–Волтераурок
H – жертви, P – хищници; равновесие H* = γ/δ, P* = α/β
Индекс на разсейванеурок
от броя в пробни площадки: ≈ 1 случайно, < 1 равномерно, > 1 групово разпределение
Съобщества и биоразнообразие
Индекс на Симпсънурок
вероятността две особи, взети наслуки, да са от различни видове; от 0 (един вид) до почти 1
Индекс на Шанънурок
pᵢ = nᵢ / N – делът на i-тия вид; при S еднакво чести вида H′ = ln S (най-голямата стойност)
Изравненостурок
1 – всички видове са еднакво чести; близо до 0 – един вид доминира
Ефективен брой видове (обратен Симпсън)урок
колко еднакво чести вида биха дали същото разнообразие; при S еднакво чести вида е равен на S
Коефициент на сходство на Сьоренсенурок
A и B – видовете в двете съобщества, C – общите видове; 1 – еднакъв състав, 0 – няма общи видове
Закон видове–площурок
z обикновено е 0,15–0,35; при z ≈ 0,3 десет пъти по-голяма площ има около два пъти повече видове
Видове след загуба на местообитаниеурок
при z = 0,25 загубата на 90 % от площта води в крайна сметка до изчезване на около 44 % от видовете
Равновесен брой видове на островурок
модел на Макартър и Уилсън с линейни скорости I = I₀(1 − S/P) и E = E₀S/P; P – видовете на континента
Поведение на животните
Посока в танца на пчелитеурок
α – ъгълът на вилтенето от вертикалата по часовника; A – азимутите на храната и на слънцето
Разстояние в танца на пчелитеурок
k ≈ 1 km на секунда вилтене (различно при различните подвидове и колонии); под ≈ 100 m – кръгов танц
Профитабилност на плячкатаурок
E – енергията от плячката, h – времето за улавяне и изяждане
Среден добив при хранене на петнаурок
g(t) – събраната в петното енергия за време t, T – пътят до петното
Теорема за пределната стойностурок
животното напуска петното, когато добивът в него спадне до средния; по-дълъг път → по-дълго в петното
Правило на Хамилтънурок
r – коефициентът на родство, B – ползата за роднината, C – цената за помагащия (в потомци)
Коефициент на родствоурок
L – броят на поколенията (мейозите) по всеки път през общ прародител: брат 1/2, полубрат 1/4, братовчед 1/8
Сестри при хаплодиплоиднитеурок
пчели, оси, мравки с един баща; при n бащи средно r = 1/4 + 1/(2n)
Ястреб–гълъб: ЕССурок
дял на ястребите при цена на нараняването C > V; при V ≥ C – само ястреби
География
Координати и време
Градус по меридианаурок
обиколката на Земята по меридиана е около 40 000 km
Градус по паралелаурок
паралелите се скъсяват към полюсите; – географската ширина
Ортодромия (най-кратък път)урок
– централният ъгъл в радиани, km
Местно време и дължинаурок
на изток местното време е напред
Поясно времеурок
– номерът на пояса; България: , през лятото
Ширина по пладнешкото Слънцеурок
– височина на Слънцето в пладне (на юг), – деклинацията му; височината на Полярната звезда е
Мащаб и проекции
Релеф на картата
Спътници и GPS
Строеж на Земята
Средна плътност на Земятаурок
два пъти повече от скалите на кората (≈ 2,7) – навътре има плътно ядро
Изостазия по Ейриурок
– корен на планина с височина ; при 2,7 и 3,3 g/cm³
Потъване под ледена шапкаурок
– дебелина на леда; при 0,917 и 3,3 g/cm³
Двуслоен модел на Земятаурок
– радиусът на ядрото спрямо радиуса на Земята; за Земята
Пречупване на сеизмична вълнаурок
в сферична Земя е едно и също по целия лъч
Тектоника на плочите
Земетресения и вулкани
Разстояние до огнищетоурок
при km/s и km/s в земната кора
Магнитуд и енергияурок
в джаули; +1 магнитуд – амплитуда ×10, енергия ×≈32
Моментен магнитудурок
в N·m; – твърдост на скалите, – площ на разлома, – приплъзване
Скорост на цунамиурок
– дълбочина; в плитчините вълната се забавя и расте (закон на Грийн)
Външни сили и релеф
Коефициент на извитостурок
– меандрираща река
Разтваряне на варовикаурок
повече и по-студена вода – повече разтворен варовик; отделянето на в пещерата утаява сталактити
Карстова денудацияурок
– отток (m за година), – разтворен (g/m³), g/m³; – снижаване за година
Утаяване (закон на Стокс)урок
скорост на падане на малко зърно в покойна вода; 10 пъти по-дребно зърно пада 100 пъти по-бавно
Атмосфера и топлинен баланс
Височина на Слънцето по пладнеурок
δ от +23,44° (21 юни) до −23,44° (21 декември)
Радиация върху хоризонтална повърхностурок
над атмосферата; средно за цялата Земя S/4 ≈ 340 W/m²
Погълната радиацияурок
α – албедо; за Земята средно около 0,30
Равновесна температура на Земятаурок
около −18 °C – без парников ефект
Модел с един слой атмосфераурок
ε – частта от излъчването на повърхността, погълната от атмосферата; ε ≈ 0,78 дава 288 K
Закон на Винурок
Слънцето ≈ 0,5 μm, Земята ≈ 10 μm
Температура с височинатаурок
при инверсия температурата расте нагоре
Амплитуда на температуратаурок
денонощна или годишна
Водата във въздуха
Налягане на наситената пара (Магнус)урок
T в °C; при всеки градус – с около 6–7% повече
Абсолютна влажностурок
e – налягане на парата в hPa, T в °C
Относителна влажностурок
Адиабатни градиентиурок
сух и наситен издигащ се въздух
Кондензационно нивоурок
основата на купестите облаци; 125 = 1000 / (9,8 − 1,8)
Устойчивост на въздухаурок
Γ – температурният градиент на околния въздух
Количество на валежаурок
Налягане и вятър
Барометрична формулаурок
на около 5,5 km налягането е наполовина
Барично стъпалоурок
близо до морското равнище; с височината расте
Градиентна сила (на единица маса)урок
перпендикулярна на изобарите, към ниското налягане
Параметър на Кориолисурок
сила на Кориолис на единица маса: fV
Геострофичен вятърурок
успореден на изобарите; не важи близо до екватора
Времето и прогнозата
Височина на фронталната повърхностурок
наклон 1 : k; топъл фронт k ≈ 100–200, студен k ≈ 50–100; d – разстояние от фронта при земята
Разстояние до мълниятаурок
около 3 секунди на километър
Най-голяма скорост на възходящото течениеурок
CAPE в J/kg; истинските течения са обикновено около наполовина по-слаби
Вероятност за валежурок
от ансамбъл с N члена; или увереност C по дела от района A
Растеж на грешката на прогнозатаурок
τ – време за удвояване (за времето грубо ден-два); 10 пъти по-малка ε₀ удължава прогнозата само с τ·log₂10 ≈ 3,3τ
Климат
Сух месец (Госен)урок
P – валежи на месеца в mm, t – средна температура в °C; на климатограмата 10 °C ↔ 20 mm
Годишна амплитудаурок
разлика между средните температури на най-топлия и най-студения месец
Индекс на континенталност (Горчински)урок
около 0 при най-морските места, около 100 във Верхоянск; вариант на Конрад: 1,7A/sin(φ + 10°) − 14
Праг на сухота (Кьопен)урок
c = 280 при ≥ 70% летни валежи, 0 при ≥ 70% зимни, 140 иначе; P < P_праг → B, P < P_праг/2 → BW
Мусонен или саванен климатурок
P_сух – валежите в най-сухия месец, P – годишните (mm); при P_сух ≥ 60 mm – Af, иначе Aw
Изменение на климата
Радиационно въздействие на CO₂урок
C₀ ≈ 280 ppm; всяко удвояване добавя около 3,7 W/m²
Равновесно затоплянеурок
ΔT₂ₓ – чувствителност на климата, около 3 °C (вероятно 2,5–4 °C)
Усилване от обратните връзкиурок
f – каква част от затоплянето обратните връзки добавят отново
CO₂ в атмосфератаурок
около 45% от емисиите остават във въздуха
Затопляне и сумарни емисииурок
основа на въглеродния бюджет; вероятно 0,27–0,63 °C на 1000 Gt
Поток в перихелия и афелияурок
днес e = 0,0167 – разлика около 7%
Световният океан
Соленостурок
средно в океана около 35 ‰, в Черно море около 18 ‰
Соленост на смесурок
солта се запазва при смесване
Солеви баланс на протокурок
например Босфорът: долу влиза солена вода, горе излиза по-сладка
Дълбочина по ехолотурок
– времето до дъното и обратно
Налягане под водатаурок
всеки 10 m вода добавят около 1 atm
Дебит на течениеурок
Гълфстрийм край Флорида около 30 Sv, всички реки заедно около 1,2 Sv
Период на приливитеурок
полуденонощни приливи
Реки и езера
Водно количествоурок
S – напречно сечение, v – средна скорост (около 0,8–0,9 от повърхностната)
Отточен модулурок
Q в m³/s, F – площ на басейна в km²
Отточен слойурок
за година t ≈ 31,5 млн. s
Коефициент на оттокаурок
у нас средно около 0,25–0,3
Воден баланс на басейнаурок
за многогодишен период ΔS ≈ 0
Наклон на рекатаурок
в ‰: метри пад на километър
Рационална формулаурок
i в mm/h, A в km², Q в m³/s; за малки басейни
Подземни води и ледници
Закон на Дарсиурок
K – коефициент на филтрация (m/s), i – наклон на водното ниво
Действителна скорост на подземната водаурок
nₑ – ефективна порестост; водата тече само през порите
Вода в наситен пластурок
S – площ, b – дебелина, n – порестост
Правило на Гибен–Херцбергурок
z – дълбочина на солената вода под морското ниво, h – водно ниво над него; за Черно море ≈ 77h
Геотермален градиентурок
в земната кора; около разседи и вулкани е повече
Покачване на морското ниво от стопен ледурок
само за леда на сушата; плаващият лед почти не мени нивото
Почви и природни зони
Коефициент на овлажняванеурок
P – годишни валежи, E – изпаряемост; K > 1 – излишна влага, 0,3–0,6 – степ, под 0,1 – пустиня
Запас на хумусурок
на 1 ha: S = 10 000 m², h – дебелина на хоризонта (m), ρ – плътност (t/m³), w – дял на хумуса
Загуба на почва (USLE)урок
A в t/ha за година; R – дъждове, K – почва, LS – склон, C – растителност, P – противоерозионни мерки
Фактор на склонаурок
λ – дължина на склона (m), θ – наклон; m = 0,5 при наклон от 5% нагоре
Дебелина на загубения слойурок
A в t/ha, ρ в t/m³; при ρ = 1,3 t/m³ 13 t/ha са 1 mm
Население
Естествен прирастурок
– родени, – починали за година, – средното население
Общо изменение на населениетоурок
естествен плюс механичен прираст; – заселили се, – изселили се
Растеж с постоянен темпурок
– годишният темп като дроб (0,9% = 0,009)
Време за удвояванеурок
правилото на 70: при 1% годишно – около 70 години
Тотален коефициент на плодовитостурок
– раждания на една жена годишно в петгодишната група (15–19, …, 45–49); заместване при
Коефициент на демографска зависимостурок
деца и възрастни на 100 души в трудоспособна възраст
Гъстота на населениетоурок
средно за сушата без Антарктида – около 60 души/km²
Миграции
Механичен прирастурок
– заселили се, – изселили се за година, – средното население
Брутна миграция и ефективностурок
малка ефективност – силен насрещен поток
Баланс на населениетоурок
– родени, – умрели; естествен плюс механичен прираст
Гравитационен моделурок
обикновено е между 1 и 2; при двойно по-далечно място привлича 4 пъти по-малко хора
Показател на затихване от два потокаурок
при еднакви населения на двете места на пристигане
Градове и урбанизация
Дял на градското населениеурок
– градско, – цялото население
Средногодишен темп на растежурок
– време за удвояване (правилото на 70)
Логистична крива на урбанизациятаурок
– таванът, – годината, в която
Правило ранг–големинаурок
– правилото на Ципф
Индекс на първенствоурок
по Ципф ; при град-примат е много по-голям (България ≈ 3,7)
Системи на Кристалерурок
– разстояние между селата,
Погълната слънчева радиацияурок
– албедо: асфалт ≈ 0,05, трева ≈ 0,25, бял покрив ≈ 0,75
Ресурси и енергетика
Статична ресурсообезпеченостурок
– запасите, – годишният добив
Обезпеченост при растящ добивурок
добивът расте с годишно (като дроб), без нови находища
Коефициент на използванеурок
АЕЦ ≈ 90%, вятър на сушата 20–35%, слънце 10–25%
Мощност на вятъраурок
, – площта на кръга на перките; граница на Бец ≈ 59%
Единици за енергияурок
t н.е. – тон нефтен еквивалент; 1 барел ≈ 159 l
Енергийна зависимостурок
потребление = добив + внос − износ ± промяна на запасите
Селско стопанство
Реколтаурок
– площ (ha), – добив (t/ha); ,
Поземлена рента (фон Тюнен)урок
– добив (t/ha), – цена, – разходи (€/t), – превоз (€/(t·km)), – разстояние до пазара
Граница на отглежданетоурок
рентата става нула; границата между два пояса е там, където рентите им са равни
Закон на минимума (Либих)урок
добивът се определя от фактора, който най-много не достига
Крива на Мичерлихурок
намаляваща възвръщаемост; изгодно е да се тори до
Напояванеурок
добив, ограничен от водата: около 20 kg/ha на mm над 110 mm (пшеница, Френч и Шулц)
Хора, изхранвани от хектарурок
– kcal от хектар за година, – kcal на ден за човек, – дял на животинските калории, – колко от калориите във фуража стават храна
Промишленост и услуги
БВП по разходитеурок
потребление, инвестиции, държавни разходи и нетен износ
БВП на човекурок
– населението
Ценово равнище и ППСурок
спрямо САЩ (в долари) или спрямо средното за ЕС (в евро)
Реален растежурок
– ръстът на цените (инфлацията); приблизително
Дял на секторурок
по заетите или по брутната добавена стойност
Материален индексурок
– към суровините, – към пазара; повсеместните суровини (вода) не се броят
Транспортни разходи по Веберурок
– тонове на 1 t продукт, – разстояния, – тарифа за t·km; заводът се мести при евтин труд, ако спестеното е над допълнителния превоз
Транспорт и търговия
Товарооборотурок
разход за превоза , емисии ; ориентировъчно (камион), 25 (влак), 10 (кораб), 600 (самолет) g CO₂/(t·km)
Разход за превоз на тонурок
– начален разход (терминали), – ставка на t·km; два вида транспорт се изравняват при
Индекси на свързаностурок
– възли, – връзки, – отделни части; при дърво
Връзки при пълна мрежа и при главинаурок
модел „главина и спици“
Коефициент на заобикалянеурок
Търговски баланс и покритиеурок
– износ, – внос; – дефицит
Алтернативна ценаурок
– труд за единица от всяка стока; размяната е изгодна за двете страни при цена между техните алтернативни цени
Скорост в моретоурок
при 16 възела – около 711 km на денонощие
Политическата карта
Индекс на компактностурок
– площ, – дължина на границата; кръг , квадрат
Морски зониурок
териториално море, прилежаща зона, ИИЗ; 1 морска миля = 1852 m
Индекс на здраветоурок
– очаквана продължителност на живота при раждане
Индекс на образованиетоурок
очаквани години обучение за детето днес и средни години обучение на възрастните
Индекс на доходаурок
БНД на човек в \ln 2 / \ln 750 \approx 0{,}105$
Индекс на човешкото развитиеурок
много висок , висок , среден
Европейският съюз
Квалифицирано мнозинство в Съветаурок
– брой държави, – население; по предложение на Комисията
Блокиращо малцинствоурок
ако против са под 4 държави, мнозинството се смята за постигнато
Индекс на БВП на човек по ППСурок
под 75% – по-слабо развит регион, 75–100% – в преход, над 100% – по-развит (2021–2027)
Време за догонванеурок
, – годишният реален ръст на региона и на ЕС (като дроб)
Жители на едно място в ЕПурок
– местата на държавата (от 6 до 96, общо 720 за 2024–2029)
Маастрихтски критерии за бюджетаурок
плюс ниска инфлация, стабилен курс и ниски лихви
Лев и евроурок
неотменимият курс, по който България приема еврото на 1.1.2026 г.
Природата на България
Разстояние север–югурок
от Тимок (44°12′45″) до Вейката (41°14′05″): , km
Разлика в местното времеурок
между най-западната и най-източната точка на България () – около 25 min
Средна годишна температура и височинаурок
груба оценка за България: °C ниско долу; за отделен момент градиентът е около 0,6 °C/100 m
Дял от териториятаурок
напр. трите национални парка (≈ 1930 km²) – около 1,7%
Регионално развитие
Индекс на БВП на човекурок
средното за страната е 100; София (столица) 2024:
Коефициент на Джиниурок
, – натрупаните дялове от населението и от БВП по кривата на Лоренц, подредени от най-бедната единица
Средно претеглено за няколко регионаурок
– населението на региона, – показателят на човек (БВП, доход)
Заетост на леглатаурок
– нощувки, – легла, – дни
Константи
Физични константи
- Скорост на светлинататочно 299 792 458 m/s c
- 2,998 · 10⁸ m/s
- Гравитационна константа G
- 6,674 · 10⁻¹¹ N·m²/kg²
- Константа на Планк h
- 6,626 · 10⁻³⁴ J·s
- Константа на Болцман k
- 1,381 · 10⁻²³ J/K
- Константа на Стефан–Болцман σ
- 5,670 · 10⁻⁸ W/(m²·K⁴)
- Константа на Вин b
- 2,898 · 10⁻³ m·K
- Константа на Ридберг R
- 1,097 · 10⁷ m⁻¹
- Маса на протона mₚ
- 1,673 · 10⁻²⁷ kg
- Маса на електрона mₑ
- 9,109 · 10⁻³¹ kg
- Елементарен заряд1 eV = 1,602 · 10⁻¹⁹ J e
- 1,602 · 10⁻¹⁹ C
Разстояния и ъгли
- Астрономическа единица149,6 млн. km AU
- 1,496 · 10¹¹ m
- Парсек= 206 265 AU = 3,26 ly pc
- 3,086 · 10¹⁶ m
- Светлинна година≈ 63 240 AU ly
- 9,461 · 10¹⁵ m
- Радиан rad
- 57,30° = 206 265″
Слънцето
- Маса M☉
- 1,989 · 10³⁰ kg
- Радиус696 000 km R☉
- 6,96 · 10⁸ m
- Светимост L☉
- 3,83 · 10²⁶ W
- Ефективна температура T☉
- 5772 K
- Абсолютна звездна величина M_V
- 4,83
- Видима звездна величина m_V
- −26,74
- Слънчева константа S
- 1361 W/m²
Земята и Луната
- Маса на Земята M⊕
- 5,972 · 10²⁴ kg
- Екваториален радиус на Земятасреден 6371 km R⊕
- 6378 km
- Ускорение на свободното падане g
- 9,81 m/s²
- Наклон на земната ос ε
- 23,44°
- Звездно денонощие T★
- 23h 56m 04s
- Тропическа година
- 365,2422 дни
- Звездна (сидерична) година
- 365,2564 дни
- Орбитална скорост на Земята v⊕
- 29,78 km/s
- Маса на Луната≈ M⊕ / 81,3 M☾
- 7,342 · 10²² kg
- Радиус на Луната R☾
- 1737 km
- Средно разстояние до Луната a☾
- 384 400 km
- Сидеричен месец
- 27,32 дни
- Синодичен месец
- 29,53 дни
Планети и Вселената
- Маса на Юпитер= 318 M⊕ ≈ M☉ / 1047 M_Юп
- 1,898 · 10²⁷ kg
- Екваториален радиус на Юпитер R_Юп
- 71 492 km
- Голяма полуос на Юпитер a_J
- 5,20 AU
- Константа на Хъбъл H₀
- ≈ 70 km/s/Mpc
- Температура на реликтовото излъчване T₀
- 2,725 K
- Възраст на Вселената
- ≈ 13,8 млрд. години