Физические законы,важные дляанестезиологаК.М. Лебединский, СПб МАПО

Материя
Вещество
Поле
Состояния вещества:
Твердое
Жидкое
Газ
Плазма
Электрическое
Магнитное
Гравитационное
Торсионное
Биологическое
Информационное

«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
From: Bowie E, Huffman LM: The anesthesia machine: essentials for understanding, Madison, Wis, 1985, Ohmeda, a Division of BOC Health Care
P = F/S
⇔
F = PS
Почему редуктор замерзает?

Измерение
давлений

Измерение
потоков

Измерение потоков

Измерение
объемов
V = ∫ Q(t)dt

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