Mechanická práce srdce

Systola – práce pístu vytlačí pod tlakem p tepový objem ΔV Potenciální, statická práce Wp = p ΔV p = h ρ g Kinetická práce Wk = ½ ρ v2 ΔV Celková mechanická práce srdce W = Wp + Wk Zlepšení kvality života

U člověka Levá komora Pravá komora W = 0,19 J (20 %) 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 p V = n R T 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 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 ----------- = 20,8 pro krev při 37 oC DO 2 2

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- CO32- 6 % 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 > 1000 nm ANALYTICKÉ KOLOIDNÍ krev, mléko suspenze emulze žádná gravitační pole neprůhledné ANALYTICKÉ < 1 nm roztoky pravé neelektrolytů iontové velká rychlá neexistuje čiré KOLOIDNÍ 1000 – 1 nm plazma disperze makromolekul osmoza malá difuze pomalá sedimentace ultracentrifuga průhlednost opalescence

DISPERGENS DISPERZUM HRUBÁ KOLOIDNÍ DISPERZE DISPERZE PLYN PLYN KAPALINA MLHA AEROSOL PEVNÁ LÁTKA DÝM AEROSOL KAPALINA PLYN PĚNA PĚNA KAPALINA EMULZE LYOSOL PEVNÁ LÁTKA SUSPENZE LYOSOL PEVNÁ L. PLYN TUHÁ PĚNA TUHÁ PĚNA KAPALINA TUHÁ PĚNA TUHÁ PĚNA PEVNÁ LÁTKA TUHÁ SMĚS TUHÝ SOL