Sprawozdanie z ćwiczenia z biofizyki.
Temat: Kalorymetryczne wyznaczanie przepływu krwi
Wykonujący: 1. Anna Gmerek 2. Dorota Oskwarek 3. Jakub Łodziato 4. Paweł Berczyński			Wydział Stomatologii Rok I Semestr I
Prowadzący: mgr. Karolina Bednarska
Grupa i podgrupa	Data wykonania ćwiczenia	Data oddania sprawozdania		Ocena	Podpis
L2A	16.12.2008	21.01.2009

1. Podstawy Teoretyczne

Kalorymetria jest działem fizyki zajmującym się metodami pomiaru ciepła

wydzielanego bądź pochłanianego w trakcie procesów fizycznych (np. zamiana pracy na ciepło), chemicznych (np. ciepło reakcji chemicznych) lub biologicznych.

Ruch krwi w organizmie odbywa się pod wpływem rytmicznych skurczów serca w naczyniach krwionośnych o elastycznych ściankach. Krew w organizmach stałocieplnych jest między

innymi nośnikiem energii, która może być przekazywana na sposób ciepła. Fakt ten pozwala na przybliżony pomiar objętości przepływającej krwi przez kończynę metodą kalorymetryczną.

Objętość przepływającej w jednostce czasu cieczy nazywamy całkowitym przepływem v:

v=V/t

gdzie:

V - objętość przepływającej w czasie t cieczy

t - czas przepływu cieczy o objętości V

Przepływ Vkr. Krwi przez tkanki organizmu warunkuje ich prawidłową prace. Jego zaburzenia oznaczają zazwyczaj istnienie procesu chorobowego w organizmie.

2. Cel Ćwiczenia

Metoda będąca przedmiotem ćwiczenia polega na określeniu szybkości oraz procentowego przepływu krwi przez rękę. Dokonuje się tego poprzez pomiar ciepła oddanego cieczy w kalorymetrze przez krew przepływającą przez dłoń umieszczoną w zimnej wodzie.

3. Przebieg Ćwiczenia

a) Wyznaczamy objętość Vd dłoni:

Dłoń umieszczona w zlewce (o pojemności 860ml) zalewamy bardzo zimna woda z kranu do poziomu Ve = 590 ml. Tak aby była ona zanurzona równo po staw nadgarstkowy zaznaczamy na niej granice zanurzenia. Wyciągamy dłoń ze zlewki i za pomocą menzurki zmierzamy objętość Vm wody. Z różnicy objętości Ve - Vw obliczamy objętość zanurzonej dłoni Vd.

b) Do zlewki wlewamy taka ilość wody (ok. 590 ml), aby dłoń (lekko zwinięta w pieść) była zanurzona do wcześniej zanurzonej granicy. Po wymieszaniu mierzymy temperaturę początkowa wody.

c) Umieszczamy ponownie rękę w zlewce, zanurzając ja po staw nadgarstkowy do dokładnie oznaczonej granicy (nie opierając jednak przedramienia o brzeg naczynia, ze względu na ucisk na naczynie krwionośne). Osoba badana poruszając palcami miesza wodę w kalorymetrze.

d) Co minutę przez 30 min. Mierzymy i notujemy temperaturę wody. W tym czasie nie wyjmujemy dłoni z wody.

e) Po 30 minutach wyjmujemy dłoń z wody i mierzymy tętno.

f) Wyniki pomiarów zmian temperatury w czasie przedstawiamy na wykresie:

T= f(t)

Gdzie:

T - temperatura [C]

t - czas [min]

Początkowy odcinek zależności T(t) jest mało przydatny (kończyna jest ochłodzona na skutek niższej temperatury wody niż dłoni). Do obliczeń wykorzystujemy przyrost temperatury po upływie 15 min. Na podstawie zoptymalizowanej liniowej części tej zależności odczytujemy temperaturę Ta (t = 15 min.) i Tb (t= 30 min.)

4. Uzyskane wyniki

Obliczenia dokonane dla jednej osoby:

1. Obliczamy masę dłoni m, korzystając ze wzoru:

m = d V [g]

gdzie:

d - gęstość ciała ludzkiego[= 1.066 g / cm]

V - objętość dłoni [ cm³ ]

Masa dłoni wynosi m = 287,82 g

Korzystając z bilansu cieplnego Qo = Qp obliczamy Q oddanego przez kończynę

Qo = dkr Vkr ckr [37 - (Ta + Tb) / 2]

Gdzie:

d - gęstość krwi ( dla mężczyzn - 1.060, a dla kobiet - 1.050 g/cm)

c - ciepło właściwe krwi ( = 0.86 cal /g deg)

V - objętość przepływającej w czasie Δt krwi [ cm³ ]

ciepło oddane wynosi Qp = 616,458

Obliczamy objetość krwi Vkr [ cm³ ] ze wzoru:

V = Qp / d c [ 37- (Ta +Tb) /2 ]

Ta = 22.7 [C]

Tb = 23.2 [C]

gdzie:

d - gęstość krwi ( dla mężczyzn - 1.060)

c - ciepło właściwe krwi ( = 0.86 cal /g deg)

V - objętość przepływającej w czasie Δt krwi [ cm³ ]

V = 48,59 ( cm³ )

2. Obliczamy prędkość przepływu krwi w kończynie - v [ ml/min], korzystając ze wzoru:

v = V/t

gdzie:

t - czas, w którym nastąpił przyrost temperatury ΔT = Ta - Tb

to v = 3,239 (ml/min)

d) Jeżeli założymy, ze objętość wyrzutowa serca wynosi No = 70ml, to mnożąc ja przez częstość skurczów i przyjmując te wartość N za 100% możemy wyznaczyć procentowy (tzn. wyrażony w %) przepływ krwi w kończynie:

tętno - 88, N=70*88=6160 [ml/min]

N - 100%

x - x%

to x = 0,05%

Czas (min.)	Temp.
1	21,7
2	21,9
3	22
4	22,1
5	22,2
6	22,3
7	22,3
8	22,4
9	22,4
10	22,5
11	22,5
12	22,6
13	22,6
14	22,6
15	22,7
16	22,7
17	22,7
18	22,8
19	22,8
20	22,8
21	22,8
22	22,9
23	22,9
24	22,9
25	23
26	23
27	23,1
28	23,1
29	23,1
30	23,2

5. Wnioski

Na skutek przepływu ciepłej krwi pochodzącej z serca woda się ogrzewa.

Oczywiście wynik nie jest dokładny, ponieważ zlewka została wykonana ze szkła, które również może odpromieniować ciepło, lub pobrać je z otoczenia grzejąc wodę.

Dodatkowo nie uwzględniamy w ćwiczeniu dodatkowych czynników, które poza przepływem krwi wpływają na temperaturę ciała. Należą do nich warunki środowiska otaczającego (temperatura i wilgotność).

---