Модели кровообращения

Рассмотрим гидродинамическую модель кровеносной системы, предложенную О. Франком.

Артериальная часть системы кровообращения моделируется упругим резервуаром (УР), т.к. кровь находится в УР и ее объем в любой момент времени зависит от давления.

V = V₀ + kp (1)

K – эластичность

V₀ – объем УР при отсутствии давления

Объёмная скорость кровотока Q.

От УР кровь оттекает с объёмной скоростью Q0 в периферийную систему. Предположим, что гидравлическое сопротивление периферической системы постоянно.

- Объёмная скорость кровотока и сердца

На основании формул можно записать, что

PB – венозное давление, при

Пределы интегрирования по времени соответствует периоду пульса

Hc-период пульса

Систола – сокращение сердечных мышц

Диастола – расслабление сердца, давление во время расслабления сердца

Пульсовая волна

При сокращение сердечной мышцы (систола), кровь выбрасывается из сердца БО и отходящей от них артерии. Упругость стенок сосуда приводит к тому, что во время систолы кровь выталкивается сердцем, растягивает аорту, артерии, т.к. крупные сосуды воспринимают за время систолы больше крови, чем ее оттеки в периферии.

Систолическое давление человека в норме 16 КПа. Во время ослабления сердца (диастола) растянутые кровяные сосуды спадают и, следовательно, потенциальная энергия через кровь переходит в кинетическую энергию потока крови, при этом поддерживается диастолическое давление равное 11КПа.

Пульсовая волна – распространяющиеся по аорте и артериям волна повышенного давления, вызванная выбросом крови из левого желудочка во время систолы.

Пульсовая волна распространяется со скоростью 5-10 м/с, следовательно, во время систолы 0,3 сек., она должна распространиться на 1,5-3м.

Фронд пульсовой волны достигает конечности раньше, чем начинается спад давления в аорте.

Уравнение гармонической пульсовой волны:

Р₀ – амплитуда давления в пульсовой волне

Х – расстояние до производной точки до источников колебаний

t - время

ω – круговая частота колебаний

Е – модуль упругости

λ– толщина стенок сосуда

D – диаметр сосуда

Термодинамика

Основные понятия:

Начало термодинамики – состояние термодинамической системы, характеризуется физическими величинами (объем, температура, давление). Если параметры системы при взаимодействии с окружающими телами не изменяется с течением времени, то эта система стационарная. В системе, таким образом поддерживают постоянные градиентов некоторых параметров, с постоянной скоростью могут протекать химическая реакция.

В стационарном состоянии могут находиться такие системы, которые обмениваются веществом с окружением. Система называется закрытой, если она обменивается энергией. Изолированная система не обменивается веществом с окружением. Параметры системы не меняется со временем.

Количество теплоты нейропередачи энергии процесса теплообмена

Вычислим элементарную работу, совершаемую элементарным объёмом.

Первое начало термодинамики: количество теплоты переданной системы идет на изменение внутренней энергии и на совершение работы.

Под внутренней энергией понимается в сумме потенциальной и кинетической энергии.

Количество теплоты и работа функции процесса, а не состояния.

Второе начало термодинамики.

Первое начало, это сохранение энергии, оно не указывает направление, протекание процессов. По первому началу при теплообмене одинаково возможно самопроизвольный теплоты от более тёплого к холодному.

Второе начало термодинамики – теплота сама собой не может переходить от тела с меньшей температура к телу с большей температурой, поэтому невозможен вечный двигатель, т.е. периодический процесс единственным результатом было бы превращение теплоты в работу.

В тепловой машине совершается работа за счёт теплоты, полученной от нагревателя, но при этом часть теплоты перейдёт к холодильнику

Рассмотрим понятия, чтобы выразить закон термодинамики

1-2 процесс – называется обратимый, если можно совершить обратный процесс 2-1.

Цикл (круговой процесс) – процесс, при котором все возвращается в исходное состояние. Данный цикл, называется прямым. Он соответствует тепловой машине, т.к. устройству, который принимает количество теплоты, от нагревателя совершает работу и отдаёт часть теплоты холодильнику.

В процессе 1А-2 газ расширяется. А>00

В процессе 2-Б-1, A <0

1-А-2-Б-1

Обратный цикл соответствует холодильным машинам, в такой системе, которая отбирает теплоту у холодильника и передают нагревателю

КПД тепловой машины называют, отношение совершаемой работы к количеству теплоты, полученной от нагревателя

Передача количества теплоты от нагревателя к газу происходит при температуре Т1, а от рабочего вещества к холодильнику Т2.

КПД всех обратимых машин, работающих по циклу, который состоит из 2 изотерм и 2 диобат одним и тем же холодильником, и нагревателем.

КПД необратимой машины меньше, обратимой

Энтрофия – это функция состояния системы разность значений, которой приведённый к количеству теплоты при обратном процессе системы

Если процесс не обратим, то

Если части цикла необратима, то и весь цикл необратим

Термодинамические потенциалы.

Зная выражения этих потенциалов через независимые параметры можно вычислить остальные параметры и характеристики термодинамических процессов.

Используя 1 формулу термодинамики

Общее выражение

Система с переменным числом x

Если дифференциальной энергии Гельнгальца и энергия гибса отстаивать:

Химический потенциал равен изменению находящегося на 1 частицу в соответственном пространстве.