第二章物理学基础.ppt
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第二章 物理学基础知识
第一节 气体定律
一、理想气体的状态方程
只考虑分子间相互碰撞，不考虑其它相互作用，分子体积和分子间的引力均可忽略不计的气体，称为理想气体。
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。
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。
此式称为理想气体状态方程。式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。有微小差别，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
在压强很大时，气体体积减至很小，气体分子本身所占有的体积就不能再忽略不计，气体分子实际活动的空间不等于气体的体积，而应减去一个与气体分子本身所占体积有关的修正量。
其次，由于分子间引力的存在，使得器壁附近分子受到一个垂直于器壁指向容器内部的吸引力。这样，就会减弱气体分子施于器壁的压力，由于分子间的吸引力而减小的气体的压强，通常称为内压强。
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。
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。
肺泡气的氧分压为13.83kPa，由静脉流回到右心的血液经肺动脉进入肺毛细血管时氧分压为5.32kPa,肺泡和肺毛细血管间的氧分压相差8.51kPa，所以氧由肺泡向肺毛细血管弥散。当血液流至组织的毛细血管时，它外面的组织间液的氧分压平均只有5.32kPa，内外压强差为7.32kPa，所以氧向组织间液，进而向组织细胞弥散,组织细胞不断消耗氧，它的氧分压比组织间液的氧分压还低，约为3.06kPa,流回静脉的血液氧分压下降到5.32kPa.
排出二氧化碳的过程与供氧的过程相反，它由细胞组织弥散至组织间液，进而弥散至毛细血管。血流回心后再经肺循环由肺毛细血管弥散至肺泡而呼出体外。
不被代谢或被代谢很少的气体，如氧化亚氮、挥发性麻醉药异氟醚、安氟醚、氧化亚氮等，则可以趋向动态平衡,平衡时组织内的分压和吸入气中的分压值相等。
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lOOml液体中能溶解气体体积的m1数表示写成vol。如37℃时，1个大气压下，lOOml血中所能溶解的氧化亚氮浓度为0.468ml，溶解度为0.468vol%。
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。
麻醉气体在血中的溶解度和诱导及清醒速度有关。溶解度小的麻醉药，如氧化亚氮、异氟醚，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临床治疗中的应用。
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称为分配系数。
挥发性麻醉药经肺泡进入血液处于动态平衡时，麻醉药的浓度比值就称为该麻醉药的血/气分配系数。
血/气分配系数与麻醉诱导快慢有关，氧化亚氮、异氟醚在血中溶解度小，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，麻醉药脂溶性越高，其作用强度越大。
第二节 物态的变化
物质分子有固、液、气三种状态，在一定的温度与压力条件下，物质的三种状态可以互相转变，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。麻醉中使用的异氟醚、安氟醚等麻醉药就是从液态挥发成气态供病人吸入。
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。
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。
液体在蒸发时吸收热量，如液态氧化亚氮迅速从贮气筒释放时，贮气筒内温度降低影响饱和蒸汽压。异氟醚的蒸发引起的温度降低影响饱和蒸汽压，对输出浓度影响很大，在设计蒸发器时必须考虑。要保持液体的温度不变必须补给液体热量，麻醉蒸发器的设计要考虑上述因素。
加速蒸发通常采取下列方法：
①增加蒸发表面积。
②增加表面气流。
③温度补偿。
(二)沸腾
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。
沸腾只能在一定温度下发生，该温度称为沸点。
液体沸腾时，继续吸收热量，温度并不升高，外界供给的热量全部用于液体的气化。液体沸腾时它的饱和蒸气压等于外部压强。
沸点和液面上气体的压强有关，压强越大，沸点越高。
(三)饱和蒸气压
蒸发过程是一个动态过程，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，饱和蒸气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 ......
第二章 物理学基础知识
第一节 气体定律
一、理想气体的状态方程
只考虑分子间相互碰撞，不考虑其它相互作用，分子体积和分子间的引力均可忽略不计的气体，称为理想气体。
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。
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。
此式称为理想气体状态方程。式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。有微小差别，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
在压强很大时，气体体积减至很小，气体分子本身所占有的体积就不能再忽略不计，气体分子实际活动的空间不等于气体的体积，而应减去一个与气体分子本身所占体积有关的修正量。
其次，由于分子间引力的存在，使得器壁附近分子受到一个垂直于器壁指向容器内部的吸引力。这样，就会减弱气体分子施于器壁的压力，由于分子间的吸引力而减小的气体的压强，通常称为内压强。
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。
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。
肺泡气的氧分压为13.83kPa，由静脉流回到右心的血液经肺动脉进入肺毛细血管时氧分压为5.32kPa,肺泡和肺毛细血管间的氧分压相差8.51kPa，所以氧由肺泡向肺毛细血管弥散。当血液流至组织的毛细血管时，它外面的组织间液的氧分压平均只有5.32kPa，内外压强差为7.32kPa，所以氧向组织间液，进而向组织细胞弥散,组织细胞不断消耗氧，它的氧分压比组织间液的氧分压还低，约为3.06kPa,流回静脉的血液氧分压下降到5.32kPa.
排出二氧化碳的过程与供氧的过程相反，它由细胞组织弥散至组织间液，进而弥散至毛细血管。血流回心后再经肺循环由肺毛细血管弥散至肺泡而呼出体外。
不被代谢或被代谢很少的气体，如氧化亚氮、挥发性麻醉药异氟醚、安氟醚、氧化亚氮等，则可以趋向动态平衡,平衡时组织内的分压和吸入气中的分压值相等。
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lOOml液体中能溶解气体体积的m1数表示写成vol。如37℃时，1个大气压下，lOOml血中所能溶解的氧化亚氮浓度为0.468ml，溶解度为0.468vol%。
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。
麻醉气体在血中的溶解度和诱导及清醒速度有关。溶解度小的麻醉药，如氧化亚氮、异氟醚，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临床治疗中的应用。
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称为分配系数。
挥发性麻醉药经肺泡进入血液处于动态平衡时，麻醉药的浓度比值就称为该麻醉药的血/气分配系数。
血/气分配系数与麻醉诱导快慢有关，氧化亚氮、异氟醚在血中溶解度小，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，麻醉药脂溶性越高，其作用强度越大。
第二节 物态的变化
物质分子有固、液、气三种状态，在一定的温度与压力条件下，物质的三种状态可以互相转变，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。麻醉中使用的异氟醚、安氟醚等麻醉药就是从液态挥发成气态供病人吸入。
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。
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。
液体在蒸发时吸收热量，如液态氧化亚氮迅速从贮气筒释放时，贮气筒内温度降低影响饱和蒸汽压。异氟醚的蒸发引起的温度降低影响饱和蒸汽压，对输出浓度影响很大，在设计蒸发器时必须考虑。要保持液体的温度不变必须补给液体热量，麻醉蒸发器的设计要考虑上述因素。
加速蒸发通常采取下列方法：
①增加蒸发表面积。
②增加表面气流。
③温度补偿。
(二)沸腾
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。
沸腾只能在一定温度下发生，该温度称为沸点。
液体沸腾时，继续吸收热量，温度并不升高，外界供给的热量全部用于液体的气化。液体沸腾时它的饱和蒸气压等于外部压强。
沸点和液面上气体的压强有关，压强越大，沸点越高。
(三)饱和蒸气压
蒸发过程是一个动态过程，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，饱和蒸气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 ......
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