Парциални налягания на дихателните газове

Според закона на Далтон, парциалното налягане (напрежение) на всеки газ в сместа (Pr) е пропорционално на неговия дял от общия обем, т.е. неговите фракции (Fr) . При прилагането на този закон към дихателните газове трябва да се има предвид, че атмосферният въздух, подобно на алвеоларната газова смес, съдържа не само O 2, CO 2, N 2 и благородни газове, но и водна пара, която има определено парциално налягане (Pn 2 o). Тъй като фракциите на газовете са дадени за тяхната суха смес, в уравнението за закона на Далтон налягането на водните пари трябва да се извади от общото налягане (атмосферно налягане: P atm). Тогава парциалното налягане на газа ще се определи по формулата:

Pr \u003d Fr (R atm - Pn 2 o)

Ако заместим стойностите на Fr за кислород или въглероден двуокисв атмосферен въздух: 21% (0,21) и 0,03% (0,0003) и налягане на водните пари (47 mm Hg), тогава можем да изчислим, че парциално наляганепосочени газове в атмосферния въздух над морското равнище(P atm = 760 mm Hg) ще бъде съответно 150 mm Hg (20 kPa) за кислород и 0,2 mm Hg (0,03 kPa) за въглероден диоксид.

От горната формула следва, че намаляването на барометричното налягане или намаляването на специфичното съдържание на газ (кислород - FrO 2) във вдишания въздух ще бъде придружено от спад на парциалното налягане на този газ (кислород - PrO 2) във вдишания въздух.

Кислородно напрежение в алвеолата газова смес при стандартни условия вентилацията зависи не само от потреблението му, но и от отстраняването на въглероден диоксид. Съответно, когато се изчислява парциалното налягане на кислорода в алвеоларната газова смес (PA O 2), се прави корекция за отстраняването на CO 2, образуван по време на метаболизма. По този начин, формула за изчислениедефинициите на R A O 2 е както следва:

R A O 2 \u003d PrO 2 - ________,

където PaCO 2 е парциалното налягане на въглеродния диоксид в артериалната кръв (40 mm Hg);

R - респираторен коефициент, характеризиращ съотношението на освободения CO 2 към абсорбирания O 2 (при липса на стрес и при нормално хранене = 0,8).

Замествайки стойностите на тези показатели, намираме:

R A O 2 \u003d 150 - _______ \u003d 100 mm Hg (13,3 kPa)

Парциално наляганевъглеродният диоксид в алвеоларната газова смес е 40 mm Hg (5,3 kPa). От горната формула следва, че намаляването на PrO 2 ще бъде придружено от намаляване на R A O 2 .

Както е известно, обмен на газ в белите дробовевърви в посока на градиентите на парциалното налягане от двете страни на алвеоло-капилярната мембрана (Δ). За кислорода този градиент съответства на разликата между P A O 2 и напрежението на кислорода в капилярите на венозна кръв (40 mm Hg), навлизаща в белите дробове. Но по време на преминаването на кръвта през белодробните капиляри (0,3 s) това налягане нараства бързо и след 0,1 s е ≈ 90% от алвеоларното налягане (G. Tevs, 2007), а в следващите 0,2 s напрежението кислородът в капилярите се изравнява с алвеоларния. Затова се въвежда понятието среден градиент на наляганетомежду алвеоларната газова смес (100 mm Hg) и кръвта на белодробните капиляри (90 mm Hg), което е 10 mm Hg. Изкуство.

Ако има смес от газове над течността, тогава всеки газ се разтваря в нея според парциалното си налягане в сместа, т.е. до налягането, което пада върху неговия дял. Парциално наляганена всеки газ в газова смес може да се изчисли, като се знае общото налягане на газовата смес и нейния процентен състав. Да, при атмосферно наляганевъздух 700 mm Hg парциалното налягане на кислорода е приблизително 21% от 760 mm, т.е. 159 mm, на азота - 79% от 700 mm, т.е. 601 mm.

При изчисляване парциално налягане на газоветев алвеоларния въздух трябва да се има предвид, че той е наситен с водни пари, чието парциално налягане при телесна температура е 47 mm Hg. Изкуство. Следователно делът на другите газове (азот, кислород, въглероден диоксид) вече не е 700 mm, а 700-47 - 713 mm. При съдържание на кислород в алвеоларния въздух, равно на 14,3%, парциалното му налягане ще бъде само 102 mm; със съдържание на въглероден диоксид 5,6%, неговото парциално налягане е 40 mm.

Ако течност, наситена с газ при определено парциално налягане, влезе в контакт със същия газ, но с по-ниско налягане, тогава част от газа ще излезе от разтвора и количеството на разтворения газ ще намалее. Ако налягането на газа е по-високо, тогава повече газ ще се разтвори в течността.

Разтварянето на газовете зависи от парциалното налягане, т.е. налягането на конкретен газ, а не от общото налягане на газовата смес. Следователно, например, кислородът, разтворен в течност, ще излезе в азотна атмосфера по същия начин, както в празнота, дори когато азотът е под много високо налягане.

Когато течност влезе в контакт с газова смес с определен състав, количеството газ, което влиза или излиза от течността, зависи не само от съотношението на газовите налягания в течността и в газовата смес, но и от техните обеми. Ако голям обем течност е в контакт с голям обем газова смес, чието налягане се различава рязко от налягането на газовете в течността, тогава последният може да излезе или да влезе в нея големи количествагаз. Напротив, ако достатъчно голям обем течност е в контакт с газов мехур с малък обем, тогава много малко количество газ ще напусне или влезе в течността и газовият състав на течността практически няма да се промени.

За газове, разтворени в течност, терминът " волтаж”, съответстващ на термина „парциално налягане” за свободни газове. Напрежението се изразява в същите единици като налягането, т.е. в атмосфери или в милиметри живачен стълб или воден стълб. Ако налягането на газа е 1,00 mm Hg. чл., това означава, че газът, разтворен в течността, е в равновесие със свободния газ под налягане от 100 mm.

Ако напрежението на разтворения газ не е равно на парциалното налягане на свободния газ, тогава равновесието е нарушено. Възстановява се, когато тези две количества отново станат равни едно на друго. Например, ако налягането на кислорода в течността на затворен съд е 100 mm, а налягането на кислорода във въздуха на този съд е 150 mm, тогава кислородът ще влезе в течността.

В този случай напрежението на кислорода в течността ще бъде отхвърлено и налягането му извън течността ще намалее, докато се установи ново динамично равновесие и двете стойности са равни, като са получили някаква нова стойност между 150 и 100 mm . Как се променят налягането и напрежението в дадено изследване зависи от относителните обеми газ и течност.

Парциално налягане (лат. partialis - частичен, от лат. pars - част) - налягането, което би имал газ, който е част от газова смес, ако той сам заемаше обем, равен на обема на сместа при същата температура. В този случай се използва и законът за парциалните налягания: общото налягане на газовата смес е равно на сумата от парциалните налягания на отделните газове, които съставляват тази смес, т.е. Ptot = P1 + P2 + .. + стр

От формулировката на закона следва, че парциалното налягане е парциалното налягане, създадено от един газ. Всъщност, парциалното налягане е налягането, което даден газ би създал, ако сам заемаше целия обем.

12. Дефинирайте понятията: система, фаза, среда, макро- и микросъстояние.

системанарича съвкупността от взаимодействащи вещества, изолирани от околната среда. Разграничете хомогенениразнороднисистеми.

Системата се нарича термодинамика, ако между телата, които я съставят, може да има обмен на топлина, материя и ако системата е напълно описана от термодинамични концепции.

В зависимост от естеството на взаимодействие с околната среда се разграничават системи отворен, затворениизолиранбани.

Всяко състояние на системата се характеризира с определен набор от стойности на термодинамичните параметри (параметри на състоянието, функции на състоянието).

13. Посочете основните термодинамични величини, характеризиращи състоянието на системата. Помислете за значението на понятията "вътрешна енергия на системата и енталпия".

Основни параметри на състоянието на систематаса параметри, които могат да бъдат директно измерени (температура, налягане, плътност, маса и др.).

Наричат ​​се параметри на състоянието, които не могат да бъдат директно измерени и зависят от основните параметри държавни функции(вътрешна енергия, ентропия, енталпия, термодинамични потенциали).

По време на химическа реакция(преход на системата от едно състояние в друго) вътрешната енергия на системата U се променя:

U \u003d U 2 -U 1, където U 2 и U 1 са вътрешната енергия на системата в крайното и началното състояние.

Стойността на U е положителна (U> 0), ако вътрешната енергия на системата нараства.

Енталпия на системата и нейното изменение .

Работата A може да бъде разделена на работата на разширението A = pV (p = const)

и други видове работа A "(полезна работа), с изключение на разширителна работа: A \u003d A" + pV,

където p - външно налягане; V- промяна в обема (V \u003d V 2 - V \); V 2 - обем на реакционните продукти; V 1 - обемът на изходните материали.

Съответно, уравнение (2.2) при постоянно налягане ще бъде записано като: Q p = U + A" + pV.

Ако върху системата не действат други сили, освен постоянното налягане, т.е. по време на химичен процес единственият вид работа е работата на разширение, тогава A" = 0.

В този случай уравнение (2.2) ще бъде записано, както следва: Q p = U + pV.

Замествайки U \u003d U 2 - U 1, получаваме: Q P \u003d U 2 -U 1+ pV 2 + pV 1 \u003d (U 2 + pV 2) - (U 1 + pV 1). Характеристичната функция U + pV = H се нарича системна енталпия. Това е една от термодинамичните функции, характеризиращи система при постоянно налягане. Замествайки уравнение (2.8) в (2.7), получаваме: Q p = H 2 -H 1 = r H.

Осмоза

Осмоза- явлението селективна дифузия определен видчастици през полупропусклива бариера. Това явление е описано за първи път от абата ноле през 1748 г. Прегради, които са пропускливи само за вода или друг разтворител и непропускливи за разтворени вещества, както с ниско молекулно тегло, така и с високо молекулно тегло, могат да бъдат направени от полимерни филми (колодий) или гелообразни утайки, например меден фероцианид Cu 2 ; тази утайка се образува в порите на стъклената филтърна преграда, когато порестият материал за първи път се потопи в разтвора син витриол(CuSO 4 x 5H 2 O) и след това жълта кръвна сол K 2 . Веществата дифундират през такава преграда, което е важен случай на осмоза, което прави възможно измерването на осмотичното налягане, т.е. осмотичното налягане- мярка за желанието на разтвореното вещество да премине поради топлинно движение в процеса на дифузия от разтвор в чист разтворител; разпределени равномерно в обема на разтворителя, понижавайки първоначалната концентрация на разтвора.

Благодарение на осмотичното налягане силата кара течността да се издига нагоре, това осмотично налягане се балансира от хидростатичното налягане. Когато скоростите на дифузията на веществата се изравнят, тогава осмозата ще спре.

Модели:

1. При постоянна температура осмотичното налягане на разтвора е право пропорционално на концентрацията на разтвореното вещество.

2. Осмотичното налягане е пропорционално на абсолютната температура.

През 1886г Дж. Г. ван'т Хоф показа, че величината на осмотичното налягане може да бъде изразена чрез състоянието на газа

P основен V = RT.

Закон на Авогадроприложимо за разредени разтвори: в равни обеми различни газовепри същата температура и същото осмотично налягане съдържа същото числоразтворени частици. Решения различни веществаимащи същата моларна концентрация при същата температура имат същото осмотично налягане. Такива решения се наричат изотоничен.

Осмотичното налягане не зависи от природата на разтворените вещества, а зависи от концентрацията. Ако обемът се замени с концентрация, получаваме:

Обмисли Закон на Вант Хоф: осмотичното налягане на разтвора е числено равно на налягането, което би произвело дадено количество разтворено вещество, ако беше във формата идеален газзаема при дадена температура обем, равен на обема на разтвора.

Всички описани закони важат за безкрайно разредени разтвори.

Парциално налягане- налягането, което газът, влизащ в газовата смес, би упражнил, ако всички останали газове бъдат отстранени от нея, при условие че температурата и обемът се поддържат постоянни.

Определя се общото налягане на газовата смес закон на далтон: общото налягане на смес от газове, заемаща определен обем, е равно на сумата от парциалните налягания, които би имал всеки отделен газ, ако заемаше обем, равен на обема на сместа от газове.

P = P 1 + Р 2 + Р 3 + … + R до,

където Р- общо налягане;

R дое парциалното налягане на компонентите.