Sprawozdanie ,,C7”

	ĆWICENIE ,,C7” KALORYMETRYCZNY POMIAR PRZEPŁYWU KRWI
FIZYKA I ROK	OCENA Z KOLOKWIUM	OCENA ZE SPRAWOZDANIA	OCENA KOŃCOWA

I. WSTĘP TEORETYCZNY

Kalorymetria zajmuje się wyznaczaniem ilości energii w postaci pobranego lub oddawanego przez ciało ciepła w procesach fizycznych lub wyznaczaniem ciepła właściwego, ciepła topnienia, ciepła parowania. Pomiary kalorymetryczne dotyczą zwykle określeń zmiany temperatury i masy danych ciał.

Kalorymetrycznego pomiaru przepływu krwi dokonuje się poprzez pomiar ciepła oddanego cieczy kalorymetrycznej przez krew przepływającą w ręce. Metoda ta polega na określeniu strumienia objętościowego krwi.

Strumieniem objętościowym nazywamy iloczyn pola przekroju poprzecznego przez które przepływa ciecz i prędkości przepływu. Jednostką strumienia objętościowego w układzie ,,Si” jest

Rodzaje przepływów:

• laminarny (ustalony) to taki, w którym prędkość płynu V w dowolnie wybranym

punkcie jest taka sama. Oznacza to że w dowolnym punkcie przepływu ustalonego, prędkość przechodzącej przez ten punkt cząsteczki płynu jest zawsze taka sama. W pewnym innym punkcie cząstka może poruszać się z inną prędkością ale każda następna cząstka przechodząca przez ten punkt zachowuje się w nim zupełnie tak samo jak zachowywała się pierwsza. Przykładem takiego ruchu jest łagodnie płynący strumyk.

Warunek laminarności przepływu:

l - odległość miedzy punktami przepływu

Re - liczba Reynoldsa

ρ - gęstość

v - prędkość średnia

r - promień przepływu

η - współczynnik lepkości

Ostateczny charakter przepływu jest określany liczbą Reynoldsa
, a przepływ laminarny zachodzi gdy Re<1160

• turbulentny powstaje w wyniku gdy prędkości płynu zmieniają się od punktu do

punktu w czasie. Ruch cząsteczek w tym przepływie jest nieuporządkowany ich prędkości zmieniają się w sposób nie uregulowany. Przykładem tego przepływu jest ruch wody w wodospadach

Ciecze newtonowskie

To takie ciecze, w których odkształcenie postaciowe jest wprost proporcjonalne do naprężeń stycznych.

Równanie cieczy newtonowskich:
- jest to liniowy związek, w którym między naprężeniem σ a prędkością odkształcenia
, gdzie η - jest stałą lepkości.

Rola krwi w organiźmie:

• bierze udział w wymianie tlenowej tzn. że dostarcza do komórek tlen i zabiera

szkodliwy dwutlenek węgla.

• dostarcza substancje odżywcze do komórek o i odprowadza z nich produkty

przemiany materii.

• zabija bakterie w organiźmie tym samym spełniając rolę odpornościową

• tworzy barierę przed drobnoustrojami.

II. CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

W ćwiczeniu pomiar strumienia objętościowego dokonuje się w oparciu o bilans cieplny, tzn. że ciepło pobrane musi być równe ciepłu oddanemu przez krew Q₁ = Q₂

Q₁ - ciepło oddane przez krew

Q₂ - ciepło pobrane przez kalorymetr i ciecz kalorymetryczną

ρ - gęstość krwi

37^oC(310 K) - średnia temperatura ciała ludzkiego

m_k - masa kalorymetru

c_k - ciepło właściwe kalorymetru

m_w - masa cieczy kalorymetrycznej

c_w - ciepło właściwe cieczy

v - objętość krwi

c - ciepło właściwe krwi równe ciepłu właściwemu wody

- średnia temperatura z przedziału AB na wykresie (t_B - t_A) różnica temperatur na końcach przedziału.

Obliczam strumień objętościowy krwi (I) porównując Q1 i Q2 wyznaczam z tej równości V i dzielę obustronnie przez Δt.

gdzie: c_k = 2,45

m_k = 86,5*10^-3 kg ρ = 1,060

c = 4,19
m_w = 550 g

zatem:

Wyznaczam masę wody, następnie wlewam ją do kalorymetru. Chłodzoną przez dwie minuty rękę pod strumieniem zimnej wody wkładam do kalorymetru, tym samym mierząc temperaturę pobranego prze kalorymetr ciepła w ciągu czterdziestu minut. Zapisu zmieniającej się temperatury dokonuję co dwie minuty. Podczas wykonywania pomiarów mieszam ciecz kalorymetryczną w celu wyrównania temperatury w całej objętości cieczy. Wyniki zapisuję w tabeli po niżej:

t [min]	0	2	4	6	8	10	12	14	16	18	20
T [K]	287,4	288,5	289,4	290,7	291,3	291,4	292	292,4	292,5	292,8	293,5

t [min]	22	24	26	28	30	32	34	36	38	40
T [K]	293,7	294,4	294,6	294,8	296,2	296,4	296,4	297,4	298,7	299

Na podstawie zestawienia w tabeli rysuję wykres zależności temperatury cieczy kalorymetrycznej od czasu:

>>>załącznik<<<

Wnioski:

Celem doświadczenia było wyznaczenie strumienia objętościowego krwi w organiźmie, który to jest odpowiedzialny za prawidłowe funkcjonowanie wszystkich tkanek i narządów. Z doświadczenia wynika że organizm powoli ogrzewając ciecz w kalorymetrze dąży do utrzymania stałej temperatury ciała, która zależy również od wilgotności, przewiewu, właściwości cieplnych tkanek itp.

1

Wykres zależności temperatury cieczy

kalorymetrycznej od czasu:

286

287

288

289

290

291

292

293

294

295

296

297

298

299

300

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40

t[min]

T[K]

T[K]

---