الضغوط الجزئية لغازات التنفس

وفقًا لقانون دالتون ، فإن الضغط الجزئي (الجهد) لكل غاز في الخليط (Pr) يتناسب مع حصته من الحجم الإجمالي ، أي كسورها (الاب). عند تطبيق هذا القانون على غازات الجهاز التنفسي ، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن الهواء الجوي ، مثل خليط الغازات السنخية ، لا يحتوي فقط على O 2 و CO 2 و N 2 والغازات النبيلة ، بل يحتوي أيضًا على بخار الماء الذي له ضغط جزئي معين (ص 2 س). نظرًا لأن كسور الغازات معطاة لخليطها الجاف ، في معادلة قانون دالتون ، يجب طرح ضغط بخار الماء من الضغط الكلي (الضغط الجوي: P atm). ثم يتم تحديد الضغط الجزئي للغاز بالصيغة:

العلاقات العامة \ u003d الاب (R atm - Pn 2 o)

إذا استبدلنا قيم Fr بالأكسجين أو نشبعفي الهواء الجوي: 21٪ (0.21) و 0.03٪ (0.0003) وضغط بخار الماء (47 ملم زئبق) ، ثم يمكننا حساب ذلك ضغط جزئيمحدد الغازات في الهواء الجوي فوق مستوى سطح البحر(P atm = 760 مم زئبق) سيكون ، على التوالي ، 150 مم زئبق (20 كيلو باسكال) للأكسجين و 0.2 مم زئبق (0.03 كيلو باسكال) لثاني أكسيد الكربون.

من الصيغة أعلاه ، يتبع ذلك سيصاحب انخفاض الضغط الجوي ، أو انخفاض في المحتوى المحدد للغاز (الأكسجين - FrO 2) في الهواء المستنشق ، انخفاض في الضغط الجزئي لهذا الغاز (الأكسجين - PrO 2) في الهواء المستنشق.

توتر الأكسجين في السنخ خليط الغاز في ظل الظروف القياسية ، لا تعتمد التهوية على استهلاكها فحسب ، بل تعتمد أيضًا على إزالة ثاني أكسيد الكربون. وفقًا لذلك ، عند حساب الضغط الجزئي للأكسجين في خليط الغازات السنخية (P A O 2) ، يتم إجراء تصحيح لإزالة ثاني أكسيد الكربون المتكون أثناء عملية التمثيل الغذائي. هكذا، صيغة الحسابتعريفات R A O 2 هي كما يلي:

R A O 2 \ u003d PrO 2 - ________ ،

حيث PaCO 2 هو الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون في الدم الشرياني (40 ملم زئبق) ؛

R - المعامل التنفسي الذي يميز نسبة ثاني أكسيد الكربون المنطلق إلى O 2 الممتص (في حالة عدم وجود إجهاد ومع التغذية الطبيعية = 0.8).

باستبدال قيم هذه المؤشرات نجد:

R A O 2 \ u003d 150 - _______ \ u003d 100 مم زئبق (13.3 كيلو باسكال)

ضغط جزئيثاني أكسيد الكربون في خليط الغازات السنخية 40 ملم زئبق (5.3 كيلو باسكال). ويترتب على الصيغة أعلاه أن الانخفاض في PrO 2 سيصاحبه انخفاض في R A O 2.

وكما هو معروف، تبادل الغازات في الرئتينيذهب في اتجاه تدرجات الضغط الجزئي على جانبي الغشاء السنخي الشعري (Δ). بالنسبة للأكسجين ، يتوافق هذا التدرج مع الفرق بين P A O 2 وتوتر الأكسجين في الشعيرات الدموية للدم الوريدي (40 ملم زئبق) التي تدخل الرئتين. ومع ذلك ، أثناء مرور الدم عبر الشعيرات الدموية الرئوية (0.3 ثانية) ، يزداد هذا الضغط بسرعة وبعد 0.1 ثانية يكون ≈ 90٪ من الضغط السنخي (G. Tevs ، 2007) ، وفي الـ 0.2 ثانية التالية ، الجهد يتم معادلة الأكسجين في الشعيرات الدموية مع السنخ. لذلك ، يتم تقديم المفهوم يعني الانحدار الضغطبين خليط الغازات السنخية (100 ملم زئبق) ودم الشعيرات الدموية الرئوية (90 ملم زئبق) ، وهو 10 ملم زئبق. فن.

فإذا وجد خليط من الغازات فوق السائل يذوب فيه كل غاز حسب ضغطه الجزئي في الخليط أي بالضغط الذي يقع على نصيبه. ضغط جزئيمن أي غاز في خليط غازي يمكن حسابه من خلال معرفة الضغط الإجمالي لمزيج الغازات وتكوين النسبة المئوية له. نعم ، في الضغط الجويهواء 700 مم زئبق يبلغ الضغط الجزئي للأكسجين حوالي 21٪ من 760 ملم ، أي 159 ملم ، والنيتروجين - 79٪ من 700 ملم ، أي 601 ملم.

عند حساب الضغط الجزئي للغازاتفي الهواء السنخي ، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أنه مشبع ببخار الماء ، وضغطه الجزئي عند درجة حرارة الجسم هو 47 ملم زئبق. فن. لذلك ، فإن حصة الغازات الأخرى (النيتروجين والأكسجين وثاني أكسيد الكربون) لم تعد 700 مم ، بل 700-47-713 مم. مع محتوى أكسجين في الهواء السنخي يساوي 14.3٪ ، سيكون ضغطه الجزئي 102 مم فقط ؛ بنسبة 5.6٪ من ثاني أكسيد الكربون ، وضغطها الجزئي 40 مم.

إذا لامس سائل مشبع بغاز عند ضغط جزئي معين نفس الغاز ، ولكن بضغط أقل ، فسيخرج جزء من الغاز من المحلول وتنخفض كمية الغاز المذاب. إذا كان ضغط الغاز أعلى ، فسيذوب المزيد من الغاز في السائل.

يعتمد انحلال الغازات على الضغط الجزئي ، أي ضغط غاز معين ، وليس الضغط الكلي لخليط الغاز. لذلك ، على سبيل المثال ، فإن الأكسجين المذاب في سائل ما سوف يتسرب إلى جو النيتروجين بنفس الطريقة التي يهرب بها إلى الفراغ ، حتى عندما يكون النيتروجين تحت ضغط مرتفع للغاية.

عندما يتلامس سائل مع خليط غازي من تركيبة معينة ، فإن كمية الغاز التي تدخل أو تترك السائل لا تعتمد فقط على نسبة ضغط الغاز في السائل وفي خليط الغاز ، ولكن أيضًا على أحجامها. إذا كان حجم كبير من السائل ملامسًا لحجم كبير من خليط الغازات ، يختلف ضغطه بشكل حاد عن ضغط الغازات في السائل ، فيمكن للأخير الخروج منه أو دخوله كميات كبيرةغاز. على العكس من ذلك ، إذا كان حجم سائل كبير بدرجة كافية ملامسًا لفقاعة غاز ذات حجم صغير ، فإن كمية صغيرة جدًا من الغاز ستخرج أو تدخل السائل ، ولن يتغير تكوين الغاز للسائل عمليًا.

بالنسبة للغازات المذابة في سائل ، فإن المصطلح " الجهد االكهربى"، المقابل لمصطلح" الضغط الجزئي "للغازات الحرة. يُعبر عن الجهد بنفس وحدات الضغط ، أي في الغلاف الجوي أو بمليمترات من الزئبق أو عمود الماء. إذا كان ضغط الغاز 1.00 مم زئبق. الفن ، هذا يعني أن الغاز المذاب في السائل في حالة توازن مع الغاز الحر تحت ضغط 100 مم.

إذا كان توتر الغاز المذاب لا يساوي الضغط الجزئي للغاز الحر ، فإن التوازن يكون مضطربًا. يتم استعادتها عندما تصبح هاتان الكميتان مرة أخرى متساويتين. على سبيل المثال ، إذا كان ضغط الأكسجين في سائل وعاء مغلق 100 مم ، وكان ضغط الأكسجين في هواء هذا الوعاء 150 مم ، فإن الأكسجين سيدخل السائل.

في هذه الحالة ، سيتم التخلص من شد الأكسجين في السائل ، وسيقل ضغطه خارج السائل حتى يتم إنشاء توازن ديناميكي جديد وتكون كلتا القيمتين متساويتين ، بعد تلقي بعض القيمة الجديدة بين 150 و 100 مم . تعتمد كيفية تغير الضغط والضغط في دراسة معينة على الأحجام النسبية للغاز والسائل.

الضغط الجزئي (lat. في هذه الحالة ، يتم أيضًا استخدام قانون الضغوط الجزئية: الضغط الكلي لخليط الغاز يساوي مجموع الضغوط الجزئية للغازات الفردية التي يتكون منها هذا الخليط ، أي Ptot = P1 + P2 + .. + ص

ينتج عن صياغة القانون أن الضغط الجزئي هو الضغط الجزئي الناتج عن غاز واحد. في الواقع ، الضغط الجزئي هو الضغط الذي سينشئه غاز معين إذا احتل وحده الحجم بالكامل.

12. تحديد المفاهيم: النظام ، والمرحلة ، والبيئة ، والكلية والصغرى.

النظاميسمى مجموع المواد المتفاعلة ، المعزولة عن البيئة. يميز متجانسوغير متجانسةأنظمة.

النظام يسمى الديناميكا الحرارية، إذا كان بين الأجسام المكونة له ، يمكن أن يكون هناك تبادل للحرارة ، المادة ، وإذا كان النظام موصوفًا بالكامل بواسطة المفاهيم الديناميكية الحرارية.

اعتمادًا على طبيعة التفاعل مع البيئة ، يتم تمييز الأنظمة مفتوح ، مغلقومعزولالحمامات.

تتميز كل حالة من حالات النظام بمجموعة معينة من قيم المعلمات الديناميكية الحرارية (معلمات الحالة ، وظائف الحالة).

13. قم بتسمية الكميات الرئيسية للديناميكا الحرارية التي تميز حالة النظام. ضع في اعتبارك معنى مفاهيم "الطاقة الداخلية للنظام و المحتوى الحراري".

معلمات حالة النظام الرئيسيةهي معلمات يمكن قياسها مباشرة (درجة الحرارة ، الضغط ، الكثافة ، الكتلة ، إلخ).

يتم استدعاء معلمات الحالة التي لا يمكن قياسها مباشرة وتعتمد على المعلمات الرئيسية وظائف الدولة(الطاقة الداخلية ، الانتروبيا ، المحتوى الحراري ، إمكانات الديناميكا الحرارية).

أثناء تفاعل كيميائي(انتقال النظام من حالة إلى أخرى) تتغير الطاقة الداخلية للنظام U:

U \ u003d U 2 -U 1 ، حيث U 2 و U 1 هما الطاقة الداخلية للنظام في الحالتين النهائية والأولية.

قيمة U موجبة (U> 0) إذا زادت الطاقة الداخلية للنظام.

المحتوى الحراري للنظام وتغييره .

يمكن تقسيم العمل A إلى عمل الامتداد A = pV (p = const)

وأنواع العمل الأخرى أ "(عمل مفيد) ، باستثناء العمل التوسعي: أ \ u003d أ" + pV ،

حيث ف - الضغط الخارجي ؛ V- التغيير في الحجم (V \ u003d V 2 - V \) ؛ V 2 - حجم نواتج التفاعل ؛ الخامس 1 - حجم مواد البداية.

وفقًا لذلك ، ستتم كتابة المعادلة (2.2) عند ضغط ثابت على النحو التالي: Q p = U + A "+ pV.

إذا لم تكن هناك قوى أخرى تعمل على النظام ، باستثناء الضغط المستمر ، أي أثناء عملية كيميائية ، فإن نوع العمل الوحيد هو عمل التمدد ، ثم A "= 0.

في هذه الحالة ، ستتم كتابة المعادلة (2.2) على النحو التالي: Q p = U + pV.

استبدال U \ u003d U 2 - U 1 ، نحصل على: Q P \ u003d U 2 -U 1+ pV 2 + pV 1 \ u003d (U 2 + pV 2) - (U 1 + pV 1). تسمى الوظيفة المميزة U + pV = H. المحتوى الحراري للنظام. هذه إحدى وظائف الديناميكا الحرارية التي تميز نظامًا عند ضغط ثابت. باستبدال المعادلة (2.8) في (2.7) ، نحصل على: Q p = H 2 -H 1 =  r H.

التنافذ

التنافذ- ظاهرة الانتشار الانتقائي نوع معينالجسيمات من خلال حاجز شبه نفاذ. تم وصف هذه الظاهرة لأول مرة من قبل رئيس الدير نول في عام 1748. يمكن أن تصنع الأقسام التي تكون منفذة فقط للماء أو مذيب آخر وغير منفذة للمذابات ، سواء ذات الوزن الجزيئي المنخفض أو الوزن الجزيئي العالي ، من أغشية البوليمر (الكولوديون) أو الرواسب الشبيهة بالهلام ، على سبيل المثال ، فيروسيانيد النحاس ، Cu 2 ؛ يتكون هذا الراسب في مسام قسم المرشح الزجاجي عندما يتم غمر المادة المسامية لأول مرة في المحلول الزاج الأزرق(CuSO 4 x 5H 2 O) ثم ملح الدم الأصفر K2. تنتشر المواد من خلال هذا القسم ، وهي حالة مهمة من حالات التناضح ، مما يجعل من الممكن قياس الضغط الاسموزي ، أي الضغط الاسموزي- مقياس رغبة المذاب بالمرور بسبب الحركة الحرارية في عملية الانتشار من محلول إلى مذيب نقي ؛ موزعة بالتساوي في جميع أنحاء حجم المذيب ، مما يقلل من التركيز الأولي للمحلول.

بسبب الضغط الاسموزي ، تتسبب القوة في ارتفاع السائل ، وهذا الضغط الاسموزي يوازنه الضغط الهيدروستاتيكي. عندما تتساوى سرعات نشر المواد ، يتوقف التناضح.

أنماط:

1. عند درجة حرارة ثابتة ، يتناسب الضغط الأسموزي للمحلول طرديًا مع تركيز المذاب.

2. الضغط الاسموزي يتناسب مع درجة الحرارة المطلقة.

في عام 1886 جي جي فانت هوف أظهر أن حجم الضغط الاسموزي يمكن التعبير عنه من حيث حالة الغاز

P الرئيسي V = RT.

قانون أفوجادروقابلة للتطبيق على الحلول المخففة: بأحجام متساوية غازات مختلفةيحتوي على نفس درجة الحرارة ونفس الضغط الاسموزي نفس العددالجسيمات الذائبة. حلول مواد مختلفةلها نفس التركيز المولي عند نفس درجة الحرارة لها نفس الضغط الأسموزي. تسمى هذه الحلول مساوي التوتر.

لا يعتمد الضغط الاسموزي على طبيعة المواد المذابة ، بل يعتمد على التركيز. إذا تم استبدال الحجم بالتركيز ، نحصل على:

يعتبر قانون Van't Hoff: الضغط التناضحي لمحلول ما يساوي عدديًا الضغط الذي ستنتجه كمية معينة من المذاب إذا كان في الشكل غاز مثاليمشغولة عند درجة حرارة معينة حجم مساوٍ لحجم المحلول.

تنطبق جميع القوانين الموصوفة على الحلول المخففة بلا حدود.

ضغط جزئي- الضغط الذي يمكن أن يمارسه الغاز الداخل إلى خليط الغازات إذا أزيلت منه جميع الغازات الأخرى ، بشرط أن تظل درجة الحرارة والحجم ثابتين.

يتم تحديد الضغط الكلي لخليط الغاز قانون دالتون: الضغط الكلي لمزيج من الغازات التي تحتل حجمًا معينًا يساوي مجموع الضغوط الجزئية التي قد يتعرض لها كل غاز إذا احتل حجمًا مساويًا لحجم خليط الغازات.

ف = ف 1 + ص 2 + ص 3 + … + آر إلى,

أين ص- الضغط الكلي

آر إلىهو الضغط الجزئي للمكونات.