Imię i nazwisko: Tomasz Wydmański |
ĆWICENIE ,,C7” KALORYMETRYCZNY POMIAR PRZEPŁYWU KRWI |
||
Kierunek i rok: Fizyka I rok |
Ocena z kolokwium:
....................................... data ....................... podpis........................... |
Ocena ze sprawozdania:
....................................... data ....................... podpis........................... |
Ocena końcowa:
....................................... data ....................... podpis........................... |
Nazwisko prowadzącego zajęcia:
|
|
|
|
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
37oC(310 K) - średnia temperatura ciała ludzkiego
mk - masa kalorymetru
ck - ciepło właściwe kalorymetru
mw - masa cieczy kalorymetrycznej
cw - ciepło właściwe cieczy
v - objętość krwi
c - ciepło właściwe krwi równe ciepłu właściwemu wody
- średnia temperatura z przedziału AB na wykresie (tB - tA) 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: ck = 2,45
mk = 86,5*10-3 kg ρ = 1,060
c = 4,19
mw = 550 g
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:
Rys.1
Wnioski:
Celem doświadczenia było wyznaczenie strumienia objętościowego krwi w orgniźmie, 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