第一章物理基础知识课件

麻醉设备学大连医科大学附属第一医院麻醉科第一章 物理基础知识物理基础主要包括：1.气体定律2.物态变化3.流体运动第一节 气体定律一.理想气体的状态方程（一）理想气体（ideal gas）:只考虑分子间相互碰撞，不考虑其他相互作用，分子体积和分子间的引力均可忽略不计的气体，称之为理想气体。（二）理想气体的状态方程l对于一定量的理想气体，它的压强（P）体积（V）和绝对温度（T）存在下式关系：l Ml PV=RTl （二）理想气体的状态方程l1.R=8.314J/(mol.k)称为摩尔气体常数l2.表示1摩尔质量（Kg）,l3.M为容器内气体的质量（Kg）l4.V为容器内气体的体积（m3）l5.T为温度（K开氏度或绝对度）l6.P为压强（Pa）（二）理想气体的状态方程由于气体的密度=M/V,上式也可写成 P=RT 注意：这两个方程在实际应用时，在温度不太低，压强不太高的条件下，计算结果与实验数值有微小差别；但温度越低、压强越大计算结果与实验数值的偏差越大。这就促使了范德瓦尔斯方程的出现。二、范德瓦尔斯方程（一）分子大小不可忽略的修正值分子大小不可忽略的修正值压强很大时，气体的体积减少至很小，气体分子本身所占的体积就不能再忽略不计。（二）分子引力不可忽略的修正值分子引力不可忽略的修正值分子间引力的存在使器壁附近分子受到向容器内部的引力，减弱气体分子施与器壁的压力。二、范德瓦尔斯方程l1.由于实际气体分子本身占有体积，分子之间存在相互作用力。范德瓦尔斯（Van der waals)考虑到这两个因素，对理想气体状态方程加以修正，这就是范德瓦尔斯方程：l 二、范德瓦尔斯方程l al （P+V2）(V-b)=RTla为压强修正值,b为体积修正值，这两者决定于气体的性质，可由实验测定。例：Co2的a=0.366J.m3/mol2,b=0.0428x10-3m3/mol.二、范德瓦尔斯方程l2.由于分子间的引力而减少的气体的压强通常称之为内压强，用P表示。l3.范德瓦尔斯方程比理想气体方程更接近于实际情况，但也不是绝对准确的。三、安德鲁斯试验l1.安德鲁斯（Andrews）曾在不同温度下对二氧化碳作了系统的等温压缩试验。二氧化碳当温度高于31.1度时，即使高压下也不能液化。三、安德鲁斯试验l2.气体靠压缩液化有一最高温度界限，称为临界温度（二氧化碳的临界温度是31.1度），以Tc表示，和临界温度相应的等温线称为临界等温线。三、安德鲁斯试验l3.安德鲁斯画了二氧化碳实际等温线，发现有四个区：气态区气态区、汽态区汽态区、汽液共汽液共存区存区、液态区。液态区。l4.气态区域分为两部分：在临界等温线以下区域成为汽汽；在临界等温线以上区域成为气。l5.单纯依靠压缩是不能使气体液化的，必须在一定温度下。四、混合气体的压强l1.混合气体中，各种成分气体都有自己的压强，称为分压强。l2.道尔顿（道尔顿（Dalton）分压定律分压定律:混合气体的压强等于组成混合气体的各成分的分压强之和。l P空气=PN2+PO2+PH2O+PCo2四、混合气体的压强l3.分压强=容积百分比 x 总压强l4.不均匀的分压强会带来什么结果？l 气体流向：同种气体流向与该种气体分 压强大小有关，气体总是由分压强大的地方向分压小的地方转移。l例：O2 21kPa 13.6 Kpa五、气体的弥散l1.弥散：当气体的密度不均匀时，气体的分压强就会有差异，气体分子从分压大的地方向分压小的地方移动，称之为弥散。肺泡 PO2=13.83kPa （血管PO2=5.32kPa）五、气体的弥散l2.肺泡气（PO2=13.83kPa）l 弥散l肺动脉血进入肺毛细血管时（PO2=5.32 kPa）l毛细血管动脉端（PO2=12.64kPa）l 弥散l组织间液（PO2=5.32kPa）l排出二氧化碳的过程与供氧过程相反。五、气体的弥散l3.主动脉血氧分压为什么低于13.83kPA？由于少量肺循环的静脉血未与肺泡气进行交换而直接流入到动脉中，降低了肺循环后流入大动脉的血液的氧含量，是氧分压由13.83kPa降至12.64kPa.五、气体的弥散l4.吸入性麻醉药的弥散 在机体内，由于氧不断消耗，二氧化碳不断产生，故不能达到静态平衡。而不被代谢的吸入性麻醉药进入体内的弥散过程与氧相同，不同的是可以趋向静态平衡，平衡时，组织内的分压和吸入气中的分压值相等，当麻醉气体的脑内分压和吸入气中的分压值相等时，临床上认为达到麻醉浓度。六、气体在液体中的溶解度l1.溶解度:在一定温度温度与压力压力的条件下，当液面上的气体和溶解的气体达到动态平衡时，该气体在液体中的浓度称为溶解度。l2.表示方式：用100ml液体中能溶解气体体积的毫升数表示，写成vol%,记为C 例:在37oC,一个大气压下，100ml的血中能溶解氧化亚氮0.468ml,即氧化亚氮的溶解度为0.468vol%六、气体在液体中的溶解度l3.溶解度的大小：通常随温度升高而降低，随压强增加而增加。l4.亨利定律亨利定律：C=aP C表示溶解度，a是比例常数，称为气体的溶解系数，其只相当于压强为一个单位时的气体溶解度。P为压强。实际应用：用高压氧舱治疗缺氧性疾病六、气体在液体中的溶解度l5.溶解度与麻醉诱导及清醒溶解度与麻醉诱导及清醒速度的关系：速度的关系：溶解度小的麻醉药（异氟醚），吸入后肺泡内分压与脑内分压达到平衡的时间短，诱导迅速；一旦停止吸入，迅速从体内排出并消失，因此清醒快。七、分配系数1.分配系数分配系数（distribute coefficient）:一定温度下，某物质在两相中处于动态平衡时，该物质在两相中浓度的比值比值，是溶解度的另一种表达方式。挥发性药经肺泡进入血液，可把肺泡气和血液看成互相邻接的气、液两相，当其在两相中处于动态平衡时，这两相中麻醉药的浓度比值，就成为该药的血/气分配系数。七、分配系数l实例：恩氟烷在37oC时的血/气分配系数是1.9，即表示溶解在血中的浓度是肺泡浓度的1.9倍。l2.血/气分配系数与麻醉 （1）血/气分配系数与麻醉诱导快慢有关。异氟醚在血中溶解度小，血/气分配系数小小，麻醉诱导迅速，诱导迅速，清醒也快。清醒也快。七、分配系数l（2）油油/气分配系数气分配系数麻醉强度有关：油/气分配系数越高，作用强度越大。（甲氧氟烷的油/气分配系数最大，麻醉 强度最大）l（3）橡胶橡胶/气分配系数气分配系数影响诱导和苏醒时间：甲氧氟烷的橡胶/气分配系数很大在使用甲氧氟烷时，一部分被麻醉机装置所吸收，导致浓度降低，诱导时间延长；麻醉结束时，甲氧氟烷逐渐释放，是苏醒延长。第二节 物态的变化l物质分子可以聚集成固、液、气三种状态，在一定温度与压力下，物质的三态可以互相转变，称为相变。l在呼吸和麻醉中常遇到液、气之间的相变。一、气化l1.定义：物质由液态变成气态的过程。l2.气化的方式：蒸发和沸腾l（一）蒸发蒸发：液体表面发生的气化现象。l （1）蒸发是吸热，液温降低，故蒸发具有致冷作用。任何温度皆可蒸发。l （2）汽化热：使单位质量的液体变成同温度蒸气所需的热量成为汽化热。一、气化l（3）影响蒸发的因素:温度、蒸发面积、液体表面上方气流。l（二）沸腾：在一定温度下，在液体表面和内部同时进行汽汽化的现象叫沸腾。l条件：必须有热源l (1)只能在一定温度下发生。l (2)沸腾吸热蒸发，液温不变。l (3)沸点随液面上气体的压强增大而升高。l 临床应用：高压锅灭菌一、气化l3.饱和蒸气压-密闭容器l（1）饱和蒸气：密闭容器中，和液体处 于动态平衡的气体。l（2）饱和蒸气压：饱和蒸气的压强。l 4.饱和蒸气在麻醉中应用：l 麻醉蒸发器内的麻醉气体浓度，实际是一定温度下的饱和蒸气浓度，通常大于麻醉所需浓度，需稀释方能送入病人呼吸道。二 液化l1.定义：物质从气态转变为液态的过程称为液化，也称凝结。l2.方法：l （1）降温法：一定压强下温度降低l 蒸气凝结（放热）l 液化 （液温升高）二 液化l（2）加压法：临界温度l 压强增大l l 蒸气凝结（放热）l l 液化（液温升高）三 湿度和湿化器l（一）湿度l 1.定义：大气的干湿度称为湿度。（用来说明大气中水蒸气的多少）l 2.表示方法：l （1）绝对湿度：单位体积的大气中所 含水汽的质量。l （2）相对湿度：大气的实际水汽压（绝对湿度）与同温度下饱和水汽压的百分比。l （3）舒适湿度：大气的相对湿度在60%-70%。三 湿度和湿化器l3.肺泡气的相对湿度与湿化器l 肺泡气的相对湿度在37oC时为100%，如吸入气的湿度低于此值就要从呼吸道吸收湿气，所以正常人的呼吸道对吸入气有加温加湿的作用。因呼吸系统疾病或气管切开及气管插管的病人，这种自然调节功能丧失，在使用通气机时，必须有良好的湿化装置，即在呼吸回路上配置湿化器。三 湿度和湿化器l（二）湿化器l 1.水容器型湿化器（将水加热产生水蒸气，其输出饱和水汽，接近生理状态）l 2.凝聚型湿化器（呼吸气流通过金属网起到增温加湿作用，效率低）l 3.雾化器 射流的空吸作用使液体雾化吸入。第三节 流体的运动l液体和气体都没有固定的形状，在力的作用下，其一部分相对于另一部分很容易发生运动，这种性质称为流动性。l由于这种流动性，把液体和气体合称为流体。