Mechanick

1
Mechanická práce srdce
2
Systola práce pístu vytlací pod tlakem p
tepový objem ?V

• Potenciální, statická práce
• Wp p ?V p h ? g
• Kinetická práce
• Wk ½ ? v2 ?V
• Celková mechanická práce srdce
• W Wp Wk
• Zlepšení kvality života

3
U cloveka

• 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
• Pri frekvenci 70 tepu za min. výkon
• P 1,3 W

4

• Mechanický výkon srdce P 1,3 W
• predstavuje pouze 1/10
• 9/10 výkonu je nutných
• k udržení svalového tonu !!!

Celkový výkon srdce 13 W, což je 13 klidového
výkonu organismu cloveka
5
PLYNY

• ideální plyn zanedbává velikost a interakce
  molekul (dokonale stlacitelný)
• stavová rovnice
• p V n R T
• van der Waalsova stavová rovnice reálného
  plynu
• (p n2 a/V2) . (V n b) n R T

6
Daltonuv zákon

• Tlak smesi plynu se rovná souctu parciálních
  tlaku jeho složek
• p ?pi p1 p2 pn
• Parciální tlak plynu ve smesi plynu je takový
  tlak, který by mel plyn, pokud by zaujal daný
  objem sám.

7
Deje v plynech

• z I. termodynamické vety platí
• Q ?U p ?V
• izochorický dej V k gt ?V 0
• Q ?U
• izobarický dej p k
• Q ?U p ?V
• izotermický dej T k gt ?U 0
• Q p ?V
• adiabatický dej Q 0
• ?U - p ?V

8
BIOFYZIKA DÝCHÁNÍ

• Množství plynu rozpušteného
• v kapaline je závislé na parciálním tlaku
  plynu v plynné fázi nad kapalinou.
• Tento princip zajištuje difuzi plynu
• z plicních alveol do krve.

9
Henryho zákon

• Rozpustnost plynu v kapalinách
• Vp
• ------ a . pi
• Vk
• Vp objem plynu
  rozpušteného v
• objemu kapaliny Vk
• a Henryho absorpcní
  koeficient
• pi parciální tlak plynu
• a neprímo úmerne závislý na t

10
Rychlost difuze plynu

• dm
• ------ -D . S . ?pi
• dt
• dm/dt diferenciál hmoty podle casu
• ?pi gradient parciálních tlaku
• D difuzní koeficient S plocha
• a . ?pi
• D ----------
• v M
• M molekulová hmotnost
• a absorpcní koeficient
• DCO
• ----------- 20,8 pro krev pri 37
  oC
• DO

2
2
11
CO2 je v krvi 20x rozpustnejší než O2 a 46x než
N2

• O2 98,6 vázán na hemoglobin
• 1,4 fyzikálne rozpušten
• CO2 94 chemicky vázán HCO3- CO32-
• 6 fyzikálne rozpušten
• N2 inertní plyn
• 100 fyzikálne rozpušten

12
Evaze

• kesonová nemoc (nemoc potápecu)
• plynová embolie uvolnením bublinek dusíku v
  krvi

13
Výšková (horská) nemoc

• pri bežném barometrickém tlaku
• pi O2 21,3 kPa
• v nadmorské výšce 4 000 m
• pi O2 13,3 kPa
• hypoxie
• aklimatizace

14
SKUPENSKÉ STAVY HMOTY

• JSOU DÁNY
• vzdáleností atomu (molekul)
• silovými interakcemi
• energií neusporádaného pohybu
• jsou závislé na teplote a tlaku

15
PLYNY

• molekuly predstavují 1 objemu
• kohezní síly se neuplatnují
• stálý neusporádaný pohyb
• to vše brání shlukování
• nezachovávají tvar a objem
• vyplnují beze zbytku prostor, který je jim
  vymezen
• definovány stavovými velicinami
• p, V, T, ?, n

16
KAPALINA

• Molekuly se prakticky dotýkají
• vnitrní kohezní síly
• - disperzní u nepolárních molekul
• - dipólové u polárních molekul
• zachovávají objem, nezachovávají tvar
  potenciální energie interakcí je vetší než
  kinetická energie neusporádaného pohybu
• molekuly konají nepravidelné kmitavé pohyby kolem
  pozvolna se menících rovnovážných poloh

17
Fázová rozhraní

• povrchová energie, napetí
• W F
• ------ s -----
• S l
• adsorpce na rozhraní dvou fází se zvyšuje
  koncentrace cástic rozpuštené látky proti
  koncentraci v roztoku
• tenzidy interakce mezi molekulami rozpouštedla
  jsou silnejší než mezi rozpouštedlem a tenzidem
• - proti shromaždování na povrchu pusobí
  koncentracní gradient
• - snižují povrchové napetí

18
PEVNÁ LÁTKA

• cástice kmitají kolem stálých rovnovážných poloh
• zachovává tvar i objem
• geometrická usporádanost krystalová mrážka
• míra pevnosti interakci teplota tání
• smerová závislost fyzikálních vlastností
• - nezávislé IZOTROPNÍ
• - smerove závislé ANIZOTROPNÍ

19
PLAZMA

• extrémní teploty a tlaky
• elektromagnetické interakce mezi jádrem atomu a
  elektrony jsou menší než kinetická energie
  elektronu
• supravodivost
• ve vesmíru nejbežnejší skupenství

20
PRECHODOVÉ STAVY HMOTY

• tekuté (kapalné) krystaly intermediární stav
  mezi kapalinou a pevnou látkou
• tri fáze podle vlastností cástic
• - NEMATICKÁ shodná orientace
• - SMEKTICKÁ orientace usporádanost
• - CHOLESTERICKÁ orientace,
• usporádanost,
• periodicita vrstev

21
TEKUTÉ KRYSTALY

• nematická
• shodná orientace
• smektická
• orientace usporádanost
• cholesterická
• orientace,
• usporádanost,
• periodicita vrstev

22
FYZIKÁLNÍ SYSTÉM

• interakce s okolím
• otevrený
• uzavrený
• izolovaný

• podle složení
• homogenní
• heterogenní (více fází)
• dvoufázové - disperze
• disperzum je rozloženo
• v dispergens

monodisperzní systémy - všechny cástice stejne
velké polydisperzní systémy ruzná velikost
cástic
23
FÁZE

• cást systému, která má ve všech bodech stejné
  fyzikální a nekteré chemické vlastnosti.
• fázová rozhraní
• povrchová energie
• povrchové filmy
• adsorpce
• kapilární jevy
• elektrické vlastnosti - micely
• SKUPENSTVÍ JE FÁZÍM NADRAZENO

24
SLOŽKA

• KONKRÉTNÍ CHEMICKÉ INDIVIDUUM

25
DISPERZE

• HRUBÉ
• gt 1000 nm
• krev, mléko
• suspenze
• emulze
• žádná
• žádná
• gravitacní pole
• nepruhledné

ANALYTICKÉ lt 1 nm roztoky pravé neelektrolytu i
ontové velká rychlá neexistuje ciré

• KOLOIDNÍ
• 1000 1 nm
• plazma
• disperze
• makromolekul
• osmoza
• malá
• difuze
• pomalá
• sedimentace
• ultracentrifuga
• pruhlednost
• opalescence

26
DISPERGENS DISPERZUM HRUBÁ
KOLOIDNÍ
DISPERZE DISPERZE

• PLYN PLYN
• KAPALINA MLHA
  AEROSOL
• PEVNÁ LÁTKA DÝM
  AEROSOL
• KAPALINA PLYN PENA
  PENA
• KAPALINA
  EMULZE LYOSOL
• PEVNÁ LÁTKA SUSPENZE
  LYOSOL
• PEVNÁ L. PLYN TUHÁ PENA
  TUHÁ PENA
• KAPALINA TUHÁ PENA
  TUHÁ PENA
• PEVNÁ LÁTKA TUHÁ SMES
  TUHÝ SOL