第一章物理学基础 .ppt
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参见附件(121KB)。
第二章
物理学基础知识
第一节
气体定律
* 阿佛加德罗定律：理想气体在同一温度、同一压强下，体积相同的任何气体所含的分子数都相等；
* 在温度、压强都相同的情况下，1摩尔的任何气体所占的体积都相等。
一、理想气体的状态方程
* 在标准状态下(0℃、压强为760mmHg时)，1摩尔任何气体的体积都接近于22.4升。
阿佛加德罗常数：1摩尔任何物质都含有6.02205 x l023个分子。
R=8.314J/(mol·K)，称为摩尔气体常数. u摩尔质量，M为容器内气体的质量，单位为kg，容器体积V的单位m3，压强P的单位为N/m2或pa。
理想气体状态方程
* 温度越低，压强越大，即气体密度越大时，出现的偏差越大。
二、范德瓦尔斯方程
* 由于实际气体分子本身占有一定体积，分子之间存在相互作用力。范德瓦尔斯 (Vanderwaals)考虑到这两个因素，对理想气体的状态方程加以修正，从而导出了范德瓦尔斯方程。
三、安德鲁斯实验
* 气体依靠压缩液化有一最高温度界限，称为临界温度，临界温度时气液共存称临界状态，压强称为临界压强，比容称为临界比容。
临界温度、临界比容、临界压强三个物理量称为气体的临界恒量。不同气体的临界恒量不同。
三、安德鲁斯实验
* 临界温度表示气体依靠压缩液化的最高温度界限
临界压强表示在临界温度时，使气体液化所需要的最低压强，即饱和蒸气压的最高限度
临界比容表示单位质量的液体减压膨胀变成气体时，其体积的最大限度。
四、混合气体的压强
* 道尔顿(Dalton)分压定律：混合气体中，各成分气体都有自己的压强，称为分压强。混合气体的压强等于组成混合气体的各成分的分压强之和。
分压强的大小和其它成分气体无关，可从其在混合气体的容积百分比算出。气体总是由分压强大的地方向分压强小的地方转移。
五、气体的弥散
* 气体分子从分压强高的地方向分压强小的地方的移动，称为弥散。
六、气体在液体中的溶解度
* 在一定温度与压力条件下，当液面上的气体和溶解的气体(液体和气体，不同一物理状态)达到动态平衡时，该气体在液体中的浓度称为溶解度。
* 气体的溶解度常用100ml液体中能溶解气体体积的m1数表示写成vol
亨利定律
* 气体的溶解度随温度升高而减小，随压强增加而增加。混合气体的溶解度与液面上该气体的分压强成正比。
* 在一定的温度和压强下，一种气体在液体里的溶解度与该气体的平衡压强成正比。
*气体溶于液体是放热过程。
※溶解度小的麻醉药，吸入后肺泡内分压及血液内分压达到平衡的时间短，诱导迅速。血内溶解度低，排出迅速，清醒快。
※常压下吸氧以及高压氧舱治疗都是亨利定律在
七、分配系数
* 在一定温度下，某一物质在两相中处于动态平衡时，该物质在这两相中的浓度的比值。
血/气分配系数
* 挥发性麻醉药经肺泡进入血液处于动态平衡时，麻醉药的浓度比值。
* 与麻醉诱导快慢有关，血/气分配系数小，麻醉诱导迅速，清醒也快。
油/气分配系数
与麻醉强度有关，油/气分配系数越高，作用强度越大。
第二节
物态的变化
相变
* 在一定的温度与压力条件下，物质分子在固、液、气三种状态的互相转变，称为相变。
* 在呼吸和麻醉中常遇到的是液、气之间的相变。
一、气化
* 物质由液态变成气态的过程叫气化。
* 气化有蒸发和沸腾两种方式。
(一)蒸发
* 蒸发是液体表面发生气化的现象。
蒸发在任何温度下都能发生，温度越高，蒸发表面越大，表面上方通风越好，蒸发越快。
(一)蒸发
* 单位质量的液体变成同温度蒸气所需的热量称为该物质的汽化热。
* 不同的液体汽化热不同，同一种液体汽化热随着温度升高而减小。
(一)蒸发
* 液体在蒸发时吸收热量，对输出浓度影响很大，要保持液体的温度不变必须补给液体热量。
* 加速蒸发的方法：
①增加蒸发表面积。
②增加表面气流。
③温度补偿。
* 一定温度下，在液体表面和内部同时进行气化的现象叫沸腾，该温度称为沸点。
* 液体沸腾时，外界供给的热量全部用于液体的气化，温度不变。
* 沸点和液面上气体的压强有关，压强越大，沸点越高，液体沸腾时它的饱和蒸气压等于外部压强。
(三)饱和蒸气压
* 在单位时间内进出液面的分子数相等的动态平衡时的蒸气称为饱和蒸气，此时的压强称为饱和蒸气压。
* 一定温度下，饱和蒸气密度不变，饱和蒸气压不变，饱和蒸气压随温度升高而增大。
* 挥发性麻醉药的气化特点是沸点低、气化热小、饱和蒸气压高、容易气化。
* 蒸发器内的麻醉气体浓度，是一定温度下的饱和蒸气浓度，即在该温度下蒸发器所能蒸发的最大气化浓度。
二、液化
* 物质从气态转变为液态的过程称为液化
* 液化是气化的相反过程，放出热量，使液体温度升高。
* 单位质量的蒸气液化时放出的热量，在数值上等于同温度的气化热。
二、液化
* 使气体液化，可用加压的方法实现，但在临界温度以上，无论加多大压强也无法使气体液化。
* 大气的干湿程度叫湿度
* 单位体积的大气中所含水气的质量叫绝对湿度，用大气中水气的压强来表示绝对湿度。
* 未饱和气变成饱和气的温度叫露点，露点温度的饱和水气压强就是空气的水气压强。
* 大气的实际水气压(绝对湿度)与同温度下饱和水气压的百分比。
* 相对湿度越大表示大气离饱和状态越近，当相对湿度为100%时，表示大气中的水气达到饱和。
湿度的临床意义
* 大气的相对湿度在60%--70%范围内，人体水分蒸发正常，感觉舒适。
* 肺泡气的相对湿度在37℃时为100%，呼吸系统疾病或进行气管切开及气管插管的病，在使用通气机时必须有良好的湿化装置。
第三节
* 在力的作用下液体和气体一部分相对于另一部分发生运动，这种性质称为流动性。
* 液体和气体合称为流体。
* 流体在运动时，任一固定点的速度不随时间变化，这种流动称为稳定流动。
一、连续性方程
* 不可压缩流体作稳定流动时，同一流管内各横截面的流量都相等，流速和管的横截面积成反比。
二、伯努利方程
* 理想流体是绝对不可压缩又无粘滞性的流体。
* 伯努利方程(Bernoulliequation)，理想流体作稳定流动时，流管内的任一截面处，单位体积流体的动能、重力势能和该点的压强之和都相等。
* 流动流体的压强和流速、高度两方面的因素有关。
* 当流体在水平管中流动时，高度不变压强与流速有关。
* 截面积小处流速大，压强小，当压强低于大气压时，把容器内的液体吸入，并随同管道内的流体一起被带走， 称
空吸作用～临床应用
* 通气机中的雾化器，是利用氧气从喷嘴中高速喷出，带着药液撞击在球形挡板上粉碎成微粒，随气流进入呼吸道。
(二)皮托管
* 皮托管是一种常用的流速计，用来测量液体和气体的流速。
* 皮托管放入流动的液体中，两管口处的流速不同，压强也不同，表现为两液柱的高度也不同；此压强差值代表液体的动压强，借此可测量动脉血流速度。测量气体流速，需将上述皮托管倒置。
三、层流
* 实际流体是有粘滞性的流体。实际流体在管内流动时同一截面上各点流速不同。
* 管的中央轴线处流速最大，越靠近管壁，流速越小，与管壁接触处速度为零。这种分层的流动形式叫层流。
泊肃叶定律(Poiseuille'slaw)
* 在水平细管内作层流的粘滞性流体，流量和管子两端的压强差成正比，与流阻成反比。
* 流阻的大小决定于流体的粘度及管子的长度和半径。
* 流阻与管半径的四次方成反比，管半径的微小变化将引起流阻的显著变化。半径减小一半时，流阻就要增加16倍。
* 麻醉中气管导管的内径应尽可能大。
* 快速补液、输血的病人宜选用粗针头。
* 当流体在管道里的流速超过一定数值时，不再保持分层流动，各部分互相混杂，形成漩涡，流线变得极不规则，称为湍流。
。
* 湍流出现的因素：
速度
密度
粘滞系数
管半径
)
湍流
* 雷诺系数<1000时，流体作层流；
* 雷诺系数>1500时，流体作湍流；
* 雷诺系数1000～1500时，流动不稳定。
* 流体由层流转变为湍流时的速度称为临界速度，相应的流量称为临界流量。
* 临界流量与管半径成正比，管径越粗，临界流量越大。
* 气流性质与混合气体的成分有关。
湍流
* 气管和气管插管内的在麻醉机及通气机使用过程中，流量一般低于临界流量，气流形式以层流为主，阻力较小。
* 管道扭曲、内壁粗糙、接头成角、管腔狭窄，就容易造成湍流，阻力增大。
五、射流的附壁效应
* 射流是喷射成一束流动的流体。
* 具有一定压强的流体从细小的喷嘴中喷出时，流束两侧的静止气体被高速流动的射流所带动称为
* 如果从喷嘴喷出射流在两块挡板之间流动，若喷嘴到两块挡板间的距离不等就会出现射流的附壁效应。
* 射流开始与壁面接触的点叫做附壁点。
* 弯曲的附壁射流与附壁点之间的小空间形成一个低压漩涡区。
* 附壁效应是压强差作用的结果，改变压强差可以改变射流的附壁情况，这个过程叫做射流的切换，射流完成切换时的压强为切换压强。
* 如果喷嘴到两侧挡板的距离相等，射流两侧附加流动的流速完全相等的情况是不稳定的
第四节
光的吸收
光的吸收
* 光透过介质时，光的强度要减弱，称为对光的吸收现象。
* 光的吸收与光在介质中经历的路程和介质的特性有关。
* 介质对光的吸收与光的波长有关。
光的吸收
* 若介质对光的吸收程度与波长无关，则称为一般吸收；
* 若对某些波长或一定波长范围内的光有较强吸收，而对其他波长的光吸收较少，则称为选择吸收。
* 朗伯定律在一定的波长下，光的吸收量与吸光材料的厚度成正比。
* 比尔定律在一定的波长下，光的吸收量与吸光材料的浓度成正比。
朗伯(Lamber)定律和比尔(Beer)定律
* 朗伯定律只限于吸收物质是均匀的。
* 比尔定律也只限于吸收物质在一定的浓度范围内。
* 麻醉中的麻醉气体监测，血氧饱和度监测的都是应用光的吸收原理。......（后略) ......
第二章
物理学基础知识
第一节
气体定律
* 阿佛加德罗定律：理想气体在同一温度、同一压强下，体积相同的任何气体所含的分子数都相等；
* 在温度、压强都相同的情况下，1摩尔的任何气体所占的体积都相等。
一、理想气体的状态方程
* 在标准状态下(0℃、压强为760mmHg时)，1摩尔任何气体的体积都接近于22.4升。
阿佛加德罗常数：1摩尔任何物质都含有6.02205 x l023个分子。
R=8.314J/(mol·K)，称为摩尔气体常数. u摩尔质量，M为容器内气体的质量，单位为kg，容器体积V的单位m3，压强P的单位为N/m2或pa。
理想气体状态方程
* 温度越低，压强越大，即气体密度越大时，出现的偏差越大。
二、范德瓦尔斯方程
* 由于实际气体分子本身占有一定体积，分子之间存在相互作用力。范德瓦尔斯 (Vanderwaals)考虑到这两个因素，对理想气体的状态方程加以修正，从而导出了范德瓦尔斯方程。
三、安德鲁斯实验
* 气体依靠压缩液化有一最高温度界限，称为临界温度，临界温度时气液共存称临界状态，压强称为临界压强，比容称为临界比容。
临界温度、临界比容、临界压强三个物理量称为气体的临界恒量。不同气体的临界恒量不同。
三、安德鲁斯实验
* 临界温度表示气体依靠压缩液化的最高温度界限
临界压强表示在临界温度时，使气体液化所需要的最低压强，即饱和蒸气压的最高限度
临界比容表示单位质量的液体减压膨胀变成气体时，其体积的最大限度。
四、混合气体的压强
* 道尔顿(Dalton)分压定律：混合气体中，各成分气体都有自己的压强，称为分压强。混合气体的压强等于组成混合气体的各成分的分压强之和。
分压强的大小和其它成分气体无关，可从其在混合气体的容积百分比算出。气体总是由分压强大的地方向分压强小的地方转移。
五、气体的弥散
* 气体分子从分压强高的地方向分压强小的地方的移动，称为弥散。
六、气体在液体中的溶解度
* 在一定温度与压力条件下，当液面上的气体和溶解的气体(液体和气体，不同一物理状态)达到动态平衡时，该气体在液体中的浓度称为溶解度。
* 气体的溶解度常用100ml液体中能溶解气体体积的m1数表示写成vol
亨利定律
* 气体的溶解度随温度升高而减小，随压强增加而增加。混合气体的溶解度与液面上该气体的分压强成正比。
* 在一定的温度和压强下，一种气体在液体里的溶解度与该气体的平衡压强成正比。
*气体溶于液体是放热过程。
※溶解度小的麻醉药，吸入后肺泡内分压及血液内分压达到平衡的时间短，诱导迅速。血内溶解度低，排出迅速，清醒快。
※常压下吸氧以及高压氧舱治疗都是亨利定律在
七、分配系数
* 在一定温度下，某一物质在两相中处于动态平衡时，该物质在这两相中的浓度的比值。
血/气分配系数
* 挥发性麻醉药经肺泡进入血液处于动态平衡时，麻醉药的浓度比值。
* 与麻醉诱导快慢有关，血/气分配系数小，麻醉诱导迅速，清醒也快。
油/气分配系数
与麻醉强度有关，油/气分配系数越高，作用强度越大。
第二节
物态的变化
相变
* 在一定的温度与压力条件下，物质分子在固、液、气三种状态的互相转变，称为相变。
* 在呼吸和麻醉中常遇到的是液、气之间的相变。
一、气化
* 物质由液态变成气态的过程叫气化。
* 气化有蒸发和沸腾两种方式。
(一)蒸发
* 蒸发是液体表面发生气化的现象。
蒸发在任何温度下都能发生，温度越高，蒸发表面越大，表面上方通风越好，蒸发越快。
(一)蒸发
* 单位质量的液体变成同温度蒸气所需的热量称为该物质的汽化热。
* 不同的液体汽化热不同，同一种液体汽化热随着温度升高而减小。
(一)蒸发
* 液体在蒸发时吸收热量，对输出浓度影响很大，要保持液体的温度不变必须补给液体热量。
* 加速蒸发的方法：
①增加蒸发表面积。
②增加表面气流。
③温度补偿。
* 一定温度下，在液体表面和内部同时进行气化的现象叫沸腾，该温度称为沸点。
* 液体沸腾时，外界供给的热量全部用于液体的气化，温度不变。
* 沸点和液面上气体的压强有关，压强越大，沸点越高，液体沸腾时它的饱和蒸气压等于外部压强。
(三)饱和蒸气压
* 在单位时间内进出液面的分子数相等的动态平衡时的蒸气称为饱和蒸气，此时的压强称为饱和蒸气压。
* 一定温度下，饱和蒸气密度不变，饱和蒸气压不变，饱和蒸气压随温度升高而增大。
* 挥发性麻醉药的气化特点是沸点低、气化热小、饱和蒸气压高、容易气化。
* 蒸发器内的麻醉气体浓度，是一定温度下的饱和蒸气浓度，即在该温度下蒸发器所能蒸发的最大气化浓度。
二、液化
* 物质从气态转变为液态的过程称为液化
* 液化是气化的相反过程，放出热量，使液体温度升高。
* 单位质量的蒸气液化时放出的热量，在数值上等于同温度的气化热。
二、液化
* 使气体液化，可用加压的方法实现，但在临界温度以上，无论加多大压强也无法使气体液化。
* 大气的干湿程度叫湿度
* 单位体积的大气中所含水气的质量叫绝对湿度，用大气中水气的压强来表示绝对湿度。
* 未饱和气变成饱和气的温度叫露点，露点温度的饱和水气压强就是空气的水气压强。
* 大气的实际水气压(绝对湿度)与同温度下饱和水气压的百分比。
* 相对湿度越大表示大气离饱和状态越近，当相对湿度为100%时，表示大气中的水气达到饱和。
湿度的临床意义
* 大气的相对湿度在60%--70%范围内，人体水分蒸发正常，感觉舒适。
* 肺泡气的相对湿度在37℃时为100%，呼吸系统疾病或进行气管切开及气管插管的病，在使用通气机时必须有良好的湿化装置。
第三节
* 在力的作用下液体和气体一部分相对于另一部分发生运动，这种性质称为流动性。
* 液体和气体合称为流体。
* 流体在运动时，任一固定点的速度不随时间变化，这种流动称为稳定流动。
一、连续性方程
* 不可压缩流体作稳定流动时，同一流管内各横截面的流量都相等，流速和管的横截面积成反比。
二、伯努利方程
* 理想流体是绝对不可压缩又无粘滞性的流体。
* 伯努利方程(Bernoulliequation)，理想流体作稳定流动时，流管内的任一截面处，单位体积流体的动能、重力势能和该点的压强之和都相等。
* 流动流体的压强和流速、高度两方面的因素有关。
* 当流体在水平管中流动时，高度不变压强与流速有关。
* 截面积小处流速大，压强小，当压强低于大气压时，把容器内的液体吸入，并随同管道内的流体一起被带走， 称
空吸作用～临床应用
* 通气机中的雾化器，是利用氧气从喷嘴中高速喷出，带着药液撞击在球形挡板上粉碎成微粒，随气流进入呼吸道。
(二)皮托管
* 皮托管是一种常用的流速计，用来测量液体和气体的流速。
* 皮托管放入流动的液体中，两管口处的流速不同，压强也不同，表现为两液柱的高度也不同；此压强差值代表液体的动压强，借此可测量动脉血流速度。测量气体流速，需将上述皮托管倒置。
三、层流
* 实际流体是有粘滞性的流体。实际流体在管内流动时同一截面上各点流速不同。
* 管的中央轴线处流速最大，越靠近管壁，流速越小，与管壁接触处速度为零。这种分层的流动形式叫层流。
泊肃叶定律(Poiseuille'slaw)
* 在水平细管内作层流的粘滞性流体，流量和管子两端的压强差成正比，与流阻成反比。
* 流阻的大小决定于流体的粘度及管子的长度和半径。
* 流阻与管半径的四次方成反比，管半径的微小变化将引起流阻的显著变化。半径减小一半时，流阻就要增加16倍。
* 麻醉中气管导管的内径应尽可能大。
* 快速补液、输血的病人宜选用粗针头。
* 当流体在管道里的流速超过一定数值时，不再保持分层流动，各部分互相混杂，形成漩涡，流线变得极不规则，称为湍流。
。
* 湍流出现的因素：
速度
密度
粘滞系数
管半径
)
湍流
* 雷诺系数<1000时，流体作层流；
* 雷诺系数>1500时，流体作湍流；
* 雷诺系数1000～1500时，流动不稳定。
* 流体由层流转变为湍流时的速度称为临界速度，相应的流量称为临界流量。
* 临界流量与管半径成正比，管径越粗，临界流量越大。
* 气流性质与混合气体的成分有关。
湍流
* 气管和气管插管内的在麻醉机及通气机使用过程中，流量一般低于临界流量，气流形式以层流为主，阻力较小。
* 管道扭曲、内壁粗糙、接头成角、管腔狭窄，就容易造成湍流，阻力增大。
五、射流的附壁效应
* 射流是喷射成一束流动的流体。
* 具有一定压强的流体从细小的喷嘴中喷出时，流束两侧的静止气体被高速流动的射流所带动称为
* 如果从喷嘴喷出射流在两块挡板之间流动，若喷嘴到两块挡板间的距离不等就会出现射流的附壁效应。
* 射流开始与壁面接触的点叫做附壁点。
* 弯曲的附壁射流与附壁点之间的小空间形成一个低压漩涡区。
* 附壁效应是压强差作用的结果，改变压强差可以改变射流的附壁情况，这个过程叫做射流的切换，射流完成切换时的压强为切换压强。
* 如果喷嘴到两侧挡板的距离相等，射流两侧附加流动的流速完全相等的情况是不稳定的
第四节
光的吸收
光的吸收
* 光透过介质时，光的强度要减弱，称为对光的吸收现象。
* 光的吸收与光在介质中经历的路程和介质的特性有关。
* 介质对光的吸收与光的波长有关。
光的吸收
* 若介质对光的吸收程度与波长无关，则称为一般吸收；
* 若对某些波长或一定波长范围内的光有较强吸收，而对其他波长的光吸收较少，则称为选择吸收。
* 朗伯定律在一定的波长下，光的吸收量与吸光材料的厚度成正比。
* 比尔定律在一定的波长下，光的吸收量与吸光材料的浓度成正比。
朗伯(Lamber)定律和比尔(Beer)定律
* 朗伯定律只限于吸收物质是均匀的。
* 比尔定律也只限于吸收物质在一定的浓度范围内。
* 麻醉中的麻醉气体监测，血氧饱和度监测的都是应用光的吸收原理。......（后略) ......
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