Ćwiczenie Nr 44

Wyznaczanie ilości ciepła wydzielonego z organizmu człowieka
przez oddychanie.

W wyniku przemiany materii w organizmach żywych powstaje ciepło, które zostaje zużyte przez organizm na endotermiczne reakcje chemiczne, na pracę mechaniczną, energie elektryczną oraz energię fal elektromagnetycznych. Część ciepła zostaje różnymi drogami odprowadzona na zewnątrz organizmu. Wydzielanie ciepła przez organizm jest podstawowym czynnikiem utrzymania optymalnej temperatury ustroju oraz stanowi składową część procesów termoregulacji. Poniżej podany jest bilans energii cieplej przeciętnego organizmu ludzkiego w ciągu 24 godzin.

Przychód energii

Pobrano pokarm	g	kJ	Razem kJ
białek tłuszczów węglowodanów	57,8 140,5 81,7	992 5472 1403	7867

Rozchód energii

Sposoby oddawana ciepła	kJ	Razem kJ
Ciepło: - oddawane z powierzchni ciała - wydychanego powietrza - wydalane z moczem i kałem - zużyte na wyparowanie wody przez płuca - zużyte na wyparowanie wody przez skórę Poprawki	5753 180 96 758 950 46	7783

Różnica między całkowitą ilością ciepła uzyskanego w organizmie i wydzielonego wynika
z niedokładności pomiarów.

Ciepło wydzielone z organizmu wyznacza się następującymi metodami:

• kalorymetria bezpośrednia -- polega na umieszczeniu człowieka lub zwierzęcia
  w odpowiednio przygotowanym kalorymetrze,

• kalorymetria pośrednia -- polega na badaniu wymiany gazowej.

Wyniki otrzymane w/w metodami są zgodne w granicach wymaganej dokładności.

W ćwiczeniu zajmujemy się jednym ze sposobów oddawania ciepła tzn. ciepła wydzielonego z organizmu podczas oddychania.

PRZEBIEG DOŚWIADCZENIA:

1. Wyznaczyć masę (m_k¹) wewnętrznego naczynia kalorymetru nr1 oraz masę (m_k²) wewnętrznego naczynia kalorymetru nr2.

2. Wypełnić pojemnik nr3 drobno potłuczonym lodem i umieścić go w kalorymetrze nr1.
   Całość umieścić w osłonie i szczelnie zamknąć pokrywą.

3. Na wystającą część rurki pojemnika nałożyć wąż gumowy wraz z ustnikiem.

4. Po upływie 15 minut szybko wymienić wewnętrzne naczynie kalorymetru nr1 na wewnętrzne naczynie nr2.

5. W ciągu 15 minut wydychać powietrze do kalorymetru poprzez wąż gumowy.

Należy pamiętać aby oddech był jak najbardziej zbliżony do normalnego, a wydychane powietrze było w całości wtłoczone do kalorymetru.

6. Po ukończeniu wydychania wyjąć pojemnik wraz z pozostałą częścią lodu.

7. Wyznaczyć masę (m_kw¹) kalorymetru nr1 z wodą.

8. Obliczyć masę wody (m_w¹) powstałej ze stopionego lodu w temperaturze otoczenia.

9. Wyznaczyć masę (m_kw²) kalorymetru nr2 z wodą.

10. Obliczyć masę (m_w²) wody powstałej w kalorymetrze podczas wydychania powietrza.

11. Obliczyć masę wody (m_w) powstałej przez wydychanie powietrza przy ochłodzeniu się do temperatury topnienia lodu (t₀=0°C)

(1)

gdzie:

m_wp - masa wody powstałej w yniku skroplenia się pary wodnej zawartej w wydychanym powietrzu; m_wp=5g

12. Odczytać temperaturę otoczenia t_p.

13. Znając masę m_w obliczyć całkowite ciepło stracone (Q_o)

(2)

gdzie:

L - ciepło topnienia lodu; L=335^.10³ J/kg

(3)

14. Ciepło Q_o jest równe ciepłu jakie traciłby organizm przez oddychanie gdyby temperatura wydychanego powietrza była 0°C. Ponieważ doświadczenie przeprowadzamy w temperaturze pokojowej więc na podstawie proporcji otrzymujemy następujący wzór na ciepło (Q) wydzielone z organizmu przez oddychanie w temperaturze pokojowej.

(4)

gdzie:

tc	- temperatura ciała ludzkiego; tc=36,6°C
tp	- temperatura otoczenia
t0	- 0°C

Wyniki pomiarów zestawić w tabelach:

	[g]	[kg]
mk^1
mkw^1
mw^1
mk^2
mkw^2
mw^2

mwp [kg]	mw [kg]	tp [°C]	Q0 [J]	Q [J]

Sprawozdanie powinno zawierać:

1. Tabele pomiarów.

2. Wzory, podstawienia do wzorów, wyniki obliczeń.

3. Wyniki zapisane w jednostkach SI

Ćw. 44

- 2 -

---