Transcript Mechanická práce srdce

Mechanická práce srdce
Systola – práce pístu vytlačí
pod tlakem p tepový objem ΔV
Potenciální, statická práce
Wp = p ΔV
p= hρg
Kinetická práce
Wk = ½ ρ v2 ΔV
Celková mechanická práce srdce
W = Wp + W k
U člověka
• Levá komora
Wp = 0,93 J Wk = 0,009 J 100 : 1
• Pravá komora W = 0,19 J (20 %)
• Celková práce srdce W = 1,13 J
• Při frekvenci 70 tepů za min. výkon
P = 1,3 W
Mechanický výkon srdce P = 1,3 W
představuje pouze 1/10
 9/10 výkonu je nutných
k udržení svalového tonu !!!
Celkový výkon srdce
13 W, což je 13 %
klidového výkonu
organismu člověka
PLYNY
• ideální plyn zanedbává velikost a
interakce molekul (dokonale stlačitelný)
• stavová rovnice
pV=nRT
van der Waalsova stavová rovnice
reálného plynu
(p + n2 a/V2) . (V – n b) = n R T
Daltonův zákon
• Tlak směsi plynů se rovná součtu
parciálních tlaků jeho složek
p = ∑pi = p1 + p2 + ……… pn
• Parciální tlak plynu ve směsi plynů je
takový tlak, který by měl plyn, pokud by
zaujal daný objem sám.
Děje v plynech
• z I. termodynamické věty platí
Q = ΔU + p ΔV
• izochorický děj V = k => ΔV = 0
Q = ΔU
• izobarický děj p = k
Q = ΔU + p ΔV
• izotermický děj T = k => ΔU = 0
Q = p ΔV
• adiabatický děj Q = 0
ΔU = - p ΔV
BIOFYZIKA DÝCHÁNÍ
• Množství plynu rozpuštěného
v kapalině je závislé na parciálním tlaku
plynu v plynné fázi nad kapalinou.
• Tento princip zajišťuje difuzi plynů
z plicních alveol do krve.
Henryho zákon
• Rozpustnost plynů v kapalinách
Vp
------ = α . pi
Vk
Vp objem plynu rozpuštěného v
objemu kapaliny Vk
α Henryho absorpční koeficient
pi parciální tlak plynu
α nepřímo úměrně závislý na t
Rychlost difuze plynů
dm
------ = -D . S . Δpi
dt
dm/dt diferenciál hmoty podle času
Δpi
gradient parciálních tlaků
D
difuzní koeficient
S plocha
α . Δpi
D = ---------√M
M molekulová hmotnost
α absorpční koeficient
DCO 2
----------- = 20,8
DO 2
pro krev při 37 oC
CO2 je v krvi 20x rozpustnější
než O2 a 46x než N2
• O2 98,6 % vázán na hemoglobin
1,4 % fyzikálně rozpuštěn
• CO2 94 % chemicky vázán HCO3- CO326 % fyzikálně rozpuštěn
• N2
inertní plyn
100 % fyzikálně rozpuštěn
Evaze
• kesonová nemoc (nemoc potápěčů)
plynová embolie uvolněním bublinek
dusíku v krvi
Výšková (horská) nemoc
při běžném barometrickém tlaku
• pi O2 = 21,3 kPa
v nadmořské výšce 4 000 m
• pi O2 = 13,3 kPa
• hypoxie
• aklimatizace
SKUPENSKÉ STAVY HMOTY
JSOU DÁNY:
• vzdáleností atomů (molekul)
• silovými interakcemi
• energií neuspořádaného pohybu
• jsou závislé na teplotě a tlaku
PLYNY
•
•
•
•
molekuly představují 1 % objemu
kohezní síly se neuplatňují
stálý neuspořádaný pohyb
to vše brání shlukování
• nezachovávají tvar a objem
• vyplňují beze zbytku prostor, který je jim
vymezen
• definovány stavovými veličinami
p, V, T, ρ, n
KAPALINA
• Molekuly se prakticky dotýkají
• vnitřní kohezní síly
- disperzní u nepolárních molekul
- dipólové u polárních molekul
• zachovávají objem, nezachovávají tvar –
potenciální energie interakcí je větší než
kinetická energie neuspořádaného pohybu
• molekuly konají nepravidelné kmitavé
pohyby kolem pozvolna se měnících
rovnovážných poloh
Fázová rozhraní
• povrchová energie, napětí
W
F
------ = σ = ----S
l
• adsorpce – na rozhraní dvou fází se zvyšuje
koncentrace částic rozpuštěné látky proti
koncentraci v roztoku
• tenzidy – interakce mezi molekulami
rozpouštědla jsou silnější než mezi
rozpouštědlem a tenzidem
- proti shromažďování na povrchu působí
koncentrační gradient
- snižují povrchové napětí
PEVNÁ LÁTKA
• částice kmitají kolem stálých rovnovážných
poloh
• zachovává tvar i objem
• geometrická uspořádanost – krystalová
mřážka
• míra pevnosti interakci – teplota tání
• směrová závislost fyzikálních vlastností
- nezávislé IZOTROPNÍ
- směrově závislé ANIZOTROPNÍ
PLAZMA
• extrémní teploty a tlaky
• elektromagnetické interakce mezi jádrem
atomu a elektrony jsou menší než
kinetická energie elektronů
• supravodivost
• ve vesmíru nejběžnější skupenství
PŘECHODOVÉ STAVY HMOTY
• tekuté (kapalné) krystaly – intermediární stav
mezi kapalinou a pevnou látkou
• tři fáze podle vlastností částic:
- NEMATICKÁ shodná orientace
- SMEKTICKÁ orientace + uspořádanost
- CHOLESTERICKÁ orientace,
uspořádanost,
periodicita vrstev
TEKUTÉ KRYSTALY
• nematická
shodná orientace
• smektická
orientace + uspořádanost
• cholesterická
orientace,
uspořádanost,
periodicita vrstev
FYZIKÁLNÍ SYSTÉM
• interakce s okolím
otevřený
uzavřený
izolovaný
• podle složení
homogenní
heterogenní (více fází)
dvoufázové - disperze
disperzum je rozloženo
v dispergens
monodisperzní systémy - všechny částice stejně velké
polydisperzní systémy – různá velikost částic
FÁZE
• část systému, která má ve všech bodech
stejné fyzikální a některé chemické
vlastnosti.
• fázová rozhraní
povrchová energie
povrchové filmy
adsorpce
kapilární jevy
elektrické vlastnosti - micely
• SKUPENSTVÍ JE FÁZÍM NADŘAZENO
SLOŽKA
• KONKRÉTNÍ CHEMICKÉ INDIVIDUUM
DISPERZE
• HRUBÉ
• KOLOIDNÍ
> 1000 nm
krev, mléko
suspenze
emulze
1000 – 1 nm
plazma
disperze
makromolekul
osmoza
malá
difuze
pomalá
sedimentace
ultracentrifuga
průhlednost
opalescence
žádná
žádná
gravitační pole
neprůhledné
ANALYTICKÉ
< 1 nm
roztoky pravé
neelektrolytů
iontové
velká
rychlá
neexistuje
čiré
DISPERGENS DISPERZUM
HRUBÁ
DISPERZE
KOLOIDNÍ
DISPERZE
MLHA
DÝM
AEROSOL
AEROSOL
• KAPALINA
PĚNA
EMULZE
SUSPENZE
PĚNA
LYOSOL
LYOSOL
• PEVNÁ L.
TUHÁ PĚNA
TUHÁ PĚNA
TUHÁ SMĚS
• PLYN
PLYN
KAPALINA
PEVNÁ LÁTKA
PLYN
KAPALINA
PEVNÁ LÁTKA
PLYN
KAPALINA
PEVNÁ LÁTKA
TUHÁ PĚNA
TUHÁ PĚNA
TUHÝ SOL