Законы газов

Физические законы, важные для анестезиолога К.М. Лебединский, СПб МАПО

Материя

Вещество

Поле

Состояния вещества:

Электрическое Магнитное Гравитационное Торсионное Биологическое Информационное

Твердое

Жидкое

Газ

Плазма

«Первичные» физические величины

Масса М кг Длина L м Время t с

Производные физические величины

Скорость v Lt-1 м/с Ускорение a Lt-2 м/с2 Сила F MLt-2 Н = кг?м/с2 Давление P ML-1t-2 Па = Н/м2

Единицы давления

Па = Н/м2 см Н2О ? 100 Па = 0,1 кПа = 1 гПа ат, атм, ата, ати - ? ата ? 10 м Н2О ? 100.000 Па = бар мбар = 100 Па ? 1 см Н2О ати = ата - 1 мм Hg = torr = 133,3 Па

Газовые законы

Закон Boyle-Mariott (1661-1676): Условие: T=const PV = const или P1/P2 = V2/V1

Газовые законы

Закон Charles (1787): Условие: V=const P/T = const или P1/Р2 = T1/Т2

Газовые законы

Закон Gay-Lussac (1809): Условие: P=const V/T = const или V1/V2 = T1/Т2

Закон Boyle-Mariott: при T=const PV = const Закон Charles: при V=const

P/Т = const Закон Gay-Lussac: при P=const V/T = const Отсюда - уравнение состояния идеального газа: PV/T = const или PV = mRT.

Критическая температура:

Газ можно перевести в жидкое состояние путем сжатия только при температуре ниже критической (точка перегиба изотермы на диаграмме объем-давление). Критической температуре соответствуют критическое давление, выше которого жидкость и газ сосуществуют в равновесии, и критический объем. Значения tкрит, ?С: Гелий -268 Углекислый газ 31 Кислород -118 Закись азота 36 Азот -147 Ксенон 17

Сжатые газы

Сжиженные газы

Источники кислорода

Баллоны с редукторами Центральные станции с криогенными емкостями «Концентраторы» и станции на их основе (Zeolite) Требование O2-flush: 4 ати на входе в аппарат!

Парциальное (частичное) давление - давление, которое оказывал бы

каждый газ в отдельности в том случае, если бы он целиком занимал весь объем, предоставленный смеси газов. Отражая количество молекул газа в объеме и их кинетическую энергию, зависит от доли газа (%) в смеси и от давления смеси как целого: PX = %X?Pсмеси Закон Dalton (1801): давление смеси газов равно сумме парциальных давлений компонентов.

Закон Avogadro (1811, «молекулярная гипотеза»):

1 моль (6?1023 молекул) любого газа при одинаковых t и Р занимает одинаковый объем – 22,4 л Молярная масса (г/моль) численно равна ОММ (у.е.): Гелий 4 Углекислый газ 44 Кислород 32 Закись азота 44 Азот 28 Ксенон 131

!

Цветовая кодировка газов

Предохранительные клапаны и редукторы

P = F/S ? F = PS

Почему редуктор замерзает?

From: Bowie E, Huffman LM: The anesthesia machine: essentials for understanding, Madison, Wis, 1985, Ohmeda, a Division of BOC Health Care

Измерение давлений

Измерение потоков

Измерение потоков

V = ? Q(t)dt

Измерение объемов

Закон Hagen-Poiseuille (1840) и число Reynolds (1883)

Rкрит ? 2000

Теплоемкость и теплопроводность

кДж/кг?К Вт/м?К Азот 1,04 0,024 Кислород 0,91 0,024 Воздух 1,01 0,024 Углекислый газ 0,88 0,023 Гелий 5,02 0,140

Вопросы