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BIOFISICA MECANICA RESPIRATORIA ITRANSCRIPT
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS 1
UNIVERSIDAD SAN PEDROFACULTAD DE MEDICINA HUMANA
ESCUELA PROFESIONAL DE MEDICINA
BIOFISICA DE LA RESPIRACIÓNNEUMOMÉCANICA
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS
UNIVERSIDAD SAN PEDRO FACULTAD DE MEDICINA HUMANA
ESCUELA PROFESIONAL DE MEDICINA
BIOFISICA DE LA RESPIRACIÓN“GASES Y SU APLIACCIÓN MÉDICA”
BIOFISICA DE LA RESPIRACION: MECANICA RESPIRATORIA I Mecánica respiratoria I:
Aparato respiratorio:
Características generales, curva presión –Volumen en pulmón aislado. Estado gaseoso. Naturaleza de los gases: Concepto, composición del aire, leyes de los gases, presión parcial, difusión de los gases a través de los líquidos y tejidos corpóreos. Tensión superficial o alveolar: Concepto de superficie interface, tensión superficial de los líquidos, medición de la tensión superficial. Elevación y depresión capilar, ecuación de Laplace y su aplicación, balance de superficie. Superficie de la membrana celular, los fosfolípidos y acción sobre la tensión superficial. Agente tenso activos. El sistema surfactante, estructura molecular, función, participación de las células del alveolo pulmonar en el mantenimiento del mismo. Compliance y elastancia pulmonar.
Artículo científico
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INTRODUCCIÓNLa respiración, como se usa
generalmente el termino, incluye dos procesos: respiración externa, la absorción de oxigeno (O2) y eliminación de dióxido de carbono (CO2) del organismo como un todo, y la respiración interna, la cual se refiere a la utilización de oxigeno y producción de dióxido de carbono en las células, así como los intercambios gaseosos entre las células y su medio liquido.
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A. RESPIRACIÓN EXTERNA (HEMATOSIS)Intercambio Gaseoso (O2 – CO2) a
nivel de la relación alveolo capilar. O2: Satura la sangre (sangre venosa
– sangre arterial). CO2: Se elimina al ambiente.
B. RESPIRACIÓN INTERNA (TISULOSIS)Intercambio gaseoso (O2 – CO2) a nivel de la relación sangre-células.
O2: Ingresa a las células.CO2: Se elimina a la sangre (sangre
arterial - sangre venosa )22/04/23
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RespiraciónLa respiración proporciona oxigeno a los tejidos y retira el dióxido de carbono. Las cuatro funciones principales de la respiración son: 1) VENTILACIÓN PULMONAR, que se refiere al flujo de entrada y salida de aire entre la atmosfera y los alveolos pulmonares; 2) DIFUSIÓN DE OXIGENO Y DE DIÓXIDO DE CARBONO ENTRE LOS ALVEOLOS Y LA SANGRE;3) TRANSPORTE DE OXIGENO Y DE DIÓXIDO DE CARBONO EN LA SANGRE Y LOS LÍQUIDOS CORPORALES HACIA LAS CÉLULAS DE LOS TEJIDOS CORPORALES Y DESDE LAS MISMAS.4) REGULACIÓN DE LA VENTILACIÓN Y OTRAS FACETAS DE LA RESPIRACIÓN.
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ANATOMÍA DE LOS PULMONESSISTEMA RESPIRATORIO
Se encuentra formado por un órgano que intercambia gases (los pulmones) y una “bomba” que ventila los pulmones. La bomba se compone de pared toracica; músculos respiratorios, los cuales aumentan o disminuyen el tamaño de la cavidad toracica; áreas del cerebro que controlan los músculos y haces y nervios que conectan el cerebro con los músculos. En reposo, el ser humano normal respira 12 a 15 veces por minuto. Se inspiran y espiran cerca de 500 ml de aire en cada respiración, o 6 a 8 L/min. Este aire se mezcla con el gas presente en los alveolos y, por difusión simple, el oxigeno entra en la sangre de los capilares pulmonares mientras el dióxido de carbono ingresa a los alveolos. De esta manera, 250 ml de oxigeno entran en el organismo cada minuto y se excretan 200 ml de dióxido de carbono.
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VIAS RESPIRATORIAS Después de pasar por las cavidades
nasales y la faringe, donde se calienta y capta vapor de agua, el aire inspirado pasa por la tráquea y los bronquiolos, los bronquiolos respiratorios y los conductos alveolares hasta los alveolos, donde ocurre el intercambio gaseoso (fig. 35-1). Entre la tráquea y los sacos alveolares, las vías respiratorias se dividen 23 veces. Las primeras 16 generaciones de vías forman la zona de conducción de las vías respiratorias y transportan gas al interior y al exterior. Ellas están conformadas por bronquios, bronquiolos y bronquiolos terminales.
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Las siete generaciones restantes constituyen las zonas de transición y respiratoria, en las cuales se lleva a cabo el intercambio gaseoso; tales generaciones están conformadas por bronquiolos respiratorios, conductos alveolares y alveolos. Estas múltiples divisiones aumentan mucho el total de superficie transversal de las vías respiratorias, de 2.5 cm2 en la tráquea a 11 800 cm2 en los alveolos. Por consiguiente, la velocidad del flujo del aire en las vías respiratorias pequeñas disminuye a valores muy bajos.
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Los alveolos están rodeados por capilares pulmonares. En la mayoría de las áreas, el aire y la sangre están separados solo por el epitelio alveolar y el endotelio capilar; por ello se hallan a una distancia de 0.5 μm. Los seres humanos tienen 300 millones de alveolos, y la superficie total de las paredes alveolares en contacto con los capilares de ambos pulmones es cercana a 70 m2.
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Mecánica de la ventilación pulmonar
Músculos que causan la expansión y contracción pulmonar:Los pulmones se pueden expandir y contraer de dos maneras:1) mediante el movimiento hacia abajo y hacia arriba del diafragma para alargar o acortar la cavidad torácica, y2) mediante la elevación y el descenso de las costillas para aumentar y reducir el diámetro anteroposterior de la cavidad torácica.
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La respiración tranquila normal se consigue casi totalmente por el primer mecanismo, es decir, por el movimiento del diafragma.
Durante la inspiración la contracción del diafragma tira hacia abajo de las superficies inferiores de los pulmones.
Después, durante la espiración el diafragma simplemente se relaja, y el retroceso elástico de los pulmones, de la pared torácica y de las estructuras abdominales comprime los pulmones y expulsa el aire.
Sin embargo, durante la respiración forzada las fuerzas elásticas no son suficientemente potentes para producir la espiración rápida necesaria, de modo que se consigue una fuerza adicional principalmente mediante la contracción de los músculos abdominales, que empujan el contenido abdominal hacia arriba contra la parte inferior del diafragma, comprimiendo de esta manera los pulmones.
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El segundo método para expandir los pulmones es elevar la caja torácica. Esto expande los pulmones porque, en la posición de reposo natural, las costillas están inclinadas hacia abajo, lo que permite que el esternón se desplace hacia abajo y hacia atrás hacia la columna vertebral. Sin embargo, cuando la caja costal se eleva, las costillas se desplazan hacia adelante casi en línea recta, de modo que el esternón también se mueve hacia delante, alejándose de la columna vertebral y haciendo que el diámetro anteroposterior del tórax sea aproximadamente un 20% mayor durante la inspiración máxima que durante la espiración. Por tanto, todos los músculos que elevan la caja torácica se clasifican como músculos inspiratorios y los músculos que hacen descender la caja torácica se clasifican como músculos espiratorios.
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Los músculos mas importantes que elevan la caja torácica son los intercostales externos, aunque otros músculos que contribuyen son: 1) los músculos esternocleidomastoideos, que elevan el esternón;2) los serratos anteriores, que elevan muchas de las costillas, y3) los escalenos, que elevan las dos primeras costillas.
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Los músculos que tiran hacia abajo de la caja costal durante la espiración son principalmente: 1) los rectos del abdomen, que tienen el potente efecto de empujar hacia abajo las costillas inferiores al mismo tiempo que ellos y otro músculos abdominales también comprimen el contenido abdominal hacia arriba contra el diafragma, y 2) los intercostales internos.
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La figura también muestra el mecanismo mediante el que actúan los intercostales externos e internos para producir la inspiración y la espiración. A la izquierda, durante la espiración las costillas están anguladas hacia abajo, y los intercostales externos están alargados hacia delante y hacia abajo.
Cuando se contraen tiran de las costillas superiores hacia delante en relación con las costillas inferiores y actúan como una palanca sobre las costillas para levantarlas hacia arriba, produciendo de esta manera la inspiración. Los intercostales internos funcionan de manera exactamente opuesta, y actúan como músculos respiratorios porque se angulan entre las costillas en dirección opuesta y producen una palanca contraria.
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I. Músculos INSPIRADORES:AUMENTAN diámetros toráxicos
1) Aumentan el DIÁMETRO
VERTICAL:
“Diafragma”: En condiciones de reposo, el 80%- 90% de la actividad muscular inspiradora corresponde a este músculo.
2) ES UN PROCESO ACTIVO
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2) Aumentan los DIÁMETROS ANTERO-POSTERIOR y TRANSVERSO
a. REGION COSTAL: “Intercostales externos” – “Supracostales”
b. REGION TORAXICA ANTERO-LATERAL “Pectorales mayores y menores” – “Serrato mayor” (Eleva las 9-10 primeras costillas)
c. REGION DEL CUELLO-TRONCO POSTERIOR “Serrato menor posterior y superior” (Eleva 2da. A 5ta. costilla)
d. REGION DEL CUELLO:“Esternocleidomastoideo” (Eleva esternón) –“Escalenos anterior, medio y posterior”(Elevan las 2 primeras costillas).
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2. MÚSCULOS ESPIRADORES: DISMINUYEN DIÁMETROS TORÁXICOS.
1. MÚSCULOS DE LA PRENSA ABDOMINAL:
Recto Abdominal (2).
Oblicuo Mayor del Abdomen (2)
Oblicuo Menor del Abdomen (2),
Transverso del Abdomen (1).2. INTERCOSTALES INTERNOS . GENERALMENTE ES PASIVA.
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• El aire entra y sale de los pulmones siguiendo los gradientes de presión creados por la expansión reversible de la caja torácia. Las presiones respiratorias son (en reposo, con respecto a la presión atmosférica)
• FASES DE VENTILACIÓN PULMONAR1. INSPIRACIÓN. Aire del ambiente ingresa a los pulmones. Proceso Activo para la Caja Torácica y
Pasivo para los pulmones. Contracción de los músculos inspiradores
que incrementan los diámetros del tórax. Se genera gradiente de presiones:
MAYOR en el ambiente … MENOR en los pulmones = el aire atmosférico ingresa
INSPIRACIÓN: de acuerdo a Boyle “A mayor volumen de un gas, menor presión”… Esto sucede cuando el tórax se expande.
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2. ESPIRACIÓN
Aire de los pulmones es expulsado al ambiente.
Proceso Activo para los pulmones y pasivo para la caja torácica.
Diafragma se relaja.Colaboran músculos de la
prensa abdominal e intercostales internos los cuales comprimen al tórax contra el diafragma.
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Presiones que originan el movimiento de entrada y salida de aire de los pulmones El pulmón es una estructura elástica que se colapsa como un
globo y expulsa el aire a través de la tráquea siempre que no haya ninguna fuerza que lo mantenga insuflado. Además, no hay uniones entre el pulmón y las paredes de la caja torácica, excepto en el punto en el que esta suspendido del mediastino, la sección media de la cavidad torácica, en el hilio. Por el contrario, el pulmón flota en la cavidad ≪ ≫torácica, rodeado por una capa delgada de liquido pleural que lubrica el movimiento de los pulmones en el interior de la cavidad. Además, la aspiración continua del exceso de liquido hacia los conductos linfáticos mantiene una ligera presión negativa entre la superficie visceral del pulmón y la superficie pleural parietal de la cavidad torácica. Por tanto, los pulmones están sujetos a la pared torácica como si estuvieran pegados, excepto porque están bien lubricados y se pueden deslizar libremente cuando el tórax se expande y se contrae.
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Presión pleural y sus cambios durante la respiración
La presión pleural es la presión del liquido que esta en el delgado espacio que hay entre la pleura pulmonar y la pleura de la pared torácica. Como se ha señalado antes, normalmente hay una aspiración ligera, lo que significa que hay una presión ligeramente negativa. La presión pleural normal al comienzo de la inspiración es de aproximadamente -5 cm H20 , que es la magnitud de la aspiración necesaria para mantener los pulmones expandidos hasta su nivel de reposo. Después, durante la inspiración normal, la expansión de la caja torácica tira hacia fuera de los pulmones con mas fuerza y genera una presión mas negativa, hasta un promedio de aproximadamente -7,5 cm H20 .
Estas relaciones entre la presión pleural y las modificaciones del volumen pulmonar se muestran en la figura 37-2, en la que la parte inferior representa la negatividad creciente de la presión pleural desde - 5 hasta -7,5 durante la inspiración y la parte superior un aumento del volumen pulmonar de 0,5 l. Después, durante la espiración, se produce esencialmente una inversión de estos fenómenos.
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Presión alveolarEs la presión del aire que hay en el interior de los alveolos
pulmonares. Cuando la glotis esta abierta y no hay flujo de aire hacia el interior ni el exterior de los pulmones, las presiones en todas las partes del árbol respiratorio, hasta los alveolos, son iguales a la presión atmosférica, que se considera que es la presión de referencia cero en las vías aéreas (es decir, presión de O cm H20 ). Para que se produzca un movimiento de entrada de aire hacia los alveolos durante la inspiración, la presión en los alveolos debe disminuir hasta un valor ligeramente inferior a la presión atmosférica (debajo de cero). La segunda curva (denominada presión alveolar ) de la ≪ ≫figura 37-2 muestra que durante la inspiración normal la presión alveolar disminuye hasta aproximadamente - l c m H20 . Esta ligera presión negativa es suficiente para arrastrar 0,5 l de aire hacia los pulmones en los 2s necesarios para una inspiración tranquila normal.
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Durante la espiración se producen presiones contrarias: la presión alveolar aumenta hasta aproximadamente + l cm H20 , lo que fuerza la salida del 0,5 l de aire inspirado desde los pulmones durante los 2 a 3s de la espiración.
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Presión transpulmonarPresión transpulmonar. Finalmente, se debe señalar en la figura 37-2 la diferencia entre la presión alveolar y la presión pleural. Esta diferencia se denomina presión transpulmonar, que es la diferencia entre la presión que hay en el interior de los alveolos y la que hay en las superficies externas de los pulmones, y es una medida de las fuerzas elásticas de los pulmones que tienden a colapsarlos en todos los momentos de la respiración, denominadas presión de retroceso.
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Distensibilidad de los pulmonesEl volumen que se expanden los pulmones por cada
aumento unitario de presión transpulmonar (si se da tiempo suficiente para alcanzar el equilibrio) se denomina distensibilidad pulmonar. La distensibilidad pulmonar total de los dos pulmones en conjunto en el ser humano adulto normal es en promedio de aproximadamente 200 mL de aire por cada cm H20 de presión transpulmonar. Es decir, cada vez que la presión transpulmonar aumenta 1 cm H20 , el volumen pulmonar, después de 10 a 20 s, se expande 200 mL.
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Diagrama de distensibilidad de los pulmones.
La figura 37-3 es un diagrama que relaciona los cambios del volumen pulmonar con los cambios de la presión transpulmonar. Obsérvese que la relación es diferente para la inspiración y para la espiración. Cada una de las curvas se registra modificando la presión transpulmonar en escalones pequeños y permitiendo que el volumen pulmonar llegue a un nivel estable entre escalones sucesivos. Las dos curvas se denominan, respectivamente, la curva de distensibilidad inspiratoria y la curva de distensibilidad espiratoria y todo el diagrama se denomina diagrama de distensibilidad de los pulmones.
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Surfactante, tensión superficial y colapso de los alvéolosPrincipio de la tensión superficial. Cuando el agua forma una superficie con el aire, las moléculas de agua de la superficie del agua tienen una atracción especialmente intensa entre si. En consecuencia, la superficie del agua siempre esta intentando contraerse. Esto es lo que mantiene unidas entre si las gotas de lluvia: una membrana muy contráctil de moléculas de agua que rodea toda la superficie de la gota de agua. Invirtamos ahora estos principios y veamos
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que ocurre en las superficies internas de los alveolos. Aquí la superficie de agua también intenta contraerse, lo que da lugar a un intento de expulsar el aire de los alveolos a través de los bronquios y, al hacerlo, hace que los alveolos intenten colapsarse. El efecto neto es producir una fuerza contráctil elástica de todos los pulmones, que se denomina fuerza elástica de la tensión superficial.
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El surfactante y su efecto sobre la tensión superficial. El surfactante es un agente activo de superficie en agua, lo que significa que
reduce mucho la tensión superficial del agua. Es secretado por células epiteliales especiales secretoras de surfactante denominadas células epiteliales alveolares de tipo II, que constituyen aproximadamente el 10% del área superficial de los alveolos. Estas células son granulares y contienen inclusiones de lípidos que se secretan en el surfactante hacia los alveolos. El surfactante es una mezcla compleja de varios fosfolípidos, proteínas e iones. Los componentes mas importantes son el fosfolípido dipalmitoilfosfatidilcolina, las apoproteinas del surfactante e iones calcio. La dipalmitoilfosfatidilcolina, junto a otros fosfolipidos menos importantes, es responsable de la reducción de la tensión superficial. Lo hace porque no se disuelve de manera uniforme en el liquido que tapiza la superficie alveolar, sino que parte de la molécula se disuelve, mientras que el resto permanece sobre la superficie del agua en los alveolos. La tensión de esta superficie es entre un doceavo y la mitad de la tensión superficial de una superficie de agua pura.
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En términos cuantitativos la tensión superficial de diferentes líquidos en agua es aproximadamente la siguiente: agua pura, 72dinas/cm; los líquidos normales que tapizan los alveolos pero sin surfactante, 50dinas/cm; los líquidos normales que tapizan los alveolos con cantidades normales de surfactante incluidas, entre 5 y 30 dinas/cm.
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Uno de los fenómenos notables en el proceso de la respiración, es el rol del fluido, cubriendo las paredes de los alveolos de los pulmones. Este líquido llamado surfactante, disminuye la tensión superficial de los alvéolos.
Presión en los alveolos ocluidos producida por la tensión superficial
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Efecto del radio alveolar sobre la presión que produce la tensión superficial.
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en lactantes prematuros pequeños, muchos de los cuales tiene alveolos con radios menores de la cuarta parte de los de una persona adulta. Además, normalmente el surfactante no comienza a secretarse hacia los alveolos hasta entre el sexto y séptimo meses de gestación, y en algunos casos incluso mas tarde. Por tanto, muchos lactantes prematuros tienen poco o ningún surfactante en los alveolos cuando nacen, y sus alveolos tienen una tendencia extrema a colapsarse, a veces hasta seis a ocho veces la de una persona adulta normal. Esto da lugar a la enfermedad denominada síndrome de dificultad respiratoria del recién nacido. Es mortal si no se trata con medidas intensivas, especialmente respiración a presión positiva continua aplicada de manera adecuada.
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Efecto de la caja torácica sobre la expansibilidad pulmonar
Hasta ahora hemos analizado la capacidad de expansión de los pulmones de manera aislada, sin considerar la caja torácica. La caja torácica tiene sus propias características elásticas y viscosas, similares a las de los pulmones; incluso si los pulmones no estuvieran presentes en el tórax, seguiría siendo necesario un esfuerzo muscular para expandir la caja torácica.
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Distensibilidad del tórax y de los pulmones en conjunto
La distensibilidad de todo el sistema pulmonar (los pulmones y la caja toracica en conjunto) se mide cuando se expanden los pulmones de una persona relajada o paralizada totalmente. Para hacerlo se introduce aire en los pulmones poco a poco mientras se registran las presiones y volúmenes pulmonares. Para insuflar este sistema pulmonar total es necesario casi el doble de presión que para insuflar los mismos pulmones después de extraerlos de la caja torácica. Por tanto, la distensibilidad del sistema pulmon-torax combinado es casi exactamente la mitad que la de los pulmones solos, 110 mL de volumen por cada cm H20 de presión para el sistema combinado, en comparación con 200ml/cm H20 para los pulmones de manera aislada. Además, cuando los pulmones se expanden hasta alcanzar volúmenes elevados o se comprimen hasta alcanzar volúmenes bajos, las limitaciones del tórax se hacen extremas; cuando se esta cerca de estos limites, la distensibilidad del sistema pulmon-torax combinado puede ser menor de un quinto de la de los pulmones solos.
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Compliance pulmonarMedición de la facilidad con que se expanden
los pulmones y el tórax durante los movimientos respiratorios, determinada por el volumen y la elasticidad pulmonar.
Una compliance elevada indica falta de recuperación elástica de los pulmones, como ocurre en el enfisema;
una compliance disminuida supone que es necesaria una mayor presión para producir cambios de volumen, como ocurre en la fibrosis pulmonar, el edema o la ausencia de surfactante.
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Es el grado de distensibilidad o elasticidad del pulmón.
Compliance :
C= 200 ml(aire)/cm(agua de presión)
people of French-Canadian/Cajun heritage.
La compliance depende de las fuerzas elásticas producidas por:
• La elasticidad pulmonar (fibras de elastina y colágeno)
• La tensión superficial de los alvéolos (sustancia surfactante)
La compliance puede subdividirse en 2 componentes:
• Compliance Dinámica: representa C (pulmonar)
• Compliance Estática: representa C total
C(estática) = C (pulmonar) + C (caja torácica)
D. ESPACIO MUERTO1. DEFINICIÓN.
Es la parte del aparato respiratorio que contienen un volumen de aire que NO participa en el intercambio de gases.
Durante una respiración normal se inspiran 500ml. de aire; parte de este aire llega a los alvéolos y el resto queda dentro de la vía respiratoria (desde las fosas nasales hasta los bronquiolos terminales).
Los alvéolos están tapizados por capilares: Por eso a este nivel se realiza la HEMATOSIS.
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2. TIPOS DE ESPACIO MUERTO.Según su localización el espacio muerto es de tres tipos:
a. ESPACIO MUERTO ANATÓMICO.Volumen de aire ubicado en la “Vía Respiratoria” que NO participa en el Intercambio Gaseoso, es decir: NO SE CUENTA A LOS ALVEÓLOS.
b. ESPACIO MUERTO ALVEOLAR.Volumen de aire que ingresa a los alvéolos pero que NO realiza el Intercambio Gaseoso; esto se debe a dos causas principales:
1. Alvéolos con buena Ventilación pero mala perfusión.2. Alvéolos MAL / parcialmente ventilados a pesar de la
perfusión.
c. ESPACIO MUERTO FISIOLÓGICO (VD).Corresponde al Volumen TOTAL de aire INSPIRADO y que NO se aprovecha para la Hematosis.
VD = Espacio Muerto Anatómico + Espacio Muerto AlveolarVD = 150 ml de aire. 22/04/23
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Comparación entre Espacio muerto alveolar y un alveolo
normal
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• FASES RESPIRATORIAS1. Mecánica Ventilatoria.2. Difusión gaseosa.3. Transporte de los gases.4. Control de la respiración.
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• VENTILACIÓN PULMONAREs un proceso dinámico y cíclico de
INSPIRACIÓN Y ESPIRACIÓN secuenciales: El aire atmosférico ingresa a los alvéolos y luego un volumen parecido se desplaza al exterior. Se evalúa a través del ESPIRÓMETRO y Espirógrafos.
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HIPOVENTILACIÓNLa Ventilación alveolar disminuida, no cubre las demandas metabólicas siendo sus consecuencias las siguientes:
1. HIPOXEMIA: PO2 disminuida en la sangre.
2. HIPERCAPNEA: PCO2 aumentada en sangre.
3. ACIDOSIS RESPIRATORIA: Disminución del pH sanguíneo. Esto es secundario a la elevación de iones H+; lo cual a su vez se produce por la concentración aumentada de CO2 en sangre.
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HIPERVENTILACIÓNLa ventilación Alveolar, se
encuentra elevada en relación a las demandas metabólicas. Existe mayor oferta de O2 y eliminación aumentada de CO2 razón por la cual se produce:
1. HIPOCAPNEA: Disminución de la PCO2 en sangre.
2. ALCALOSIS RESPIRATORIA: Es secundaria a Hipocapnea
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METODOS PARA CUANTIFICARLOS FENOMENOS RESPIRATORIOS
Los espirómetros modernos permiten medir de manera directa el ingreso y la salida de gas. Como los volúmenes de gas varían con la temperatura y la presión, y ya que la cantidad de vapor de agua en ellos varia, estos dispositivos tienen la habilidad de corregir las mediciones respiratorias que involucran volumen hasta un conjunto determinado de situaciones generales. Los cuatro estándares mas usuales y sus abreviaturas se muestran en el cuadro 35-1. Es indispensable señalar que las mediciones correctas dependen mucho de la habilidad del medico para alentar de modo apropiado al paciente para que utilice al máximo el dispositivo. Las técnicas modernas de análisis de gases hacen posible mediciones rápidas y confiables de la composición de mezclas gaseosas y del contenido gaseoso de los líquidos corporales. Por ejemplo, pueden insertarse electrodos para oxigeno y dióxido de carbono (pequeñas sondas sensibles a O2 y CO2) en la vía respiratoria, vasos sanguíneos o tejidos con el propósito de obtener registros continuos de PO2 y PCO2. La valoración a largo plazo de la oxigenación se lleva a cabo de manera incruenta con el oxímetro de pulso, el cual casi siempre se conecta a la oreja.
22/04/23DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON
POVIS
Espirometría simple• Consiste en solicitar al paciente que , tras una
inspiración máxima , expulse todo el aire de sus pulmones durante el tiempo que necesite para ello .
• Mide volúmenes pulmonares estáticos , excepto el residual , capacidad residual funcional (CRF) y capacidad pulmonar total (CTP).
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TEMA: Leyes de los Gases Ideales. Propiedades.
Ley de Boyle. Ley de Charles. Ley de Gay Lussac.
Ley de las presiones parciales de Dalton.
Ecuaciones de estado de un gas ideal.Teoría cinética de los gases
Ejercicios y problemas
ATMÓSFERA1. CONCEPTO.
El aire atmosférico corresponde a una mezcla de gases, los mismos que conservan sus propiedades particulares y se pueden separar por medios físicos.
2. COMPOSICIÓN.
La composición porcentual del aire es constante en cualquier lugar de la tierra (a cualquier altitud es la misma). El N y los gases raros SON GASES INERTES.
N2 = 79% O2 = 21% CO2 = 0.04% y Gases Raros
22/04/23DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON
POVIS
• PRESIÓN ATMOSFÉRICA O BAROMÉTRICA (PB)
Se le define como la fuerza con que los gases de la atmósfera actúan sobre nuestro planeta. Es variable y disminuye con la altitud:
A nivel de mar: PB = 760mmHg=147lb/pulg2
A 18 000 pies snm: PB= 380mmHgA 63 000 pies snm: PB= 470mmHg
22/04/23DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON
POVIS
PRESIÓN DE VAPOR DE AGUA
Dentro del cuerpo humano, los gases existentes se encuentran saturados en vapor de agua; éste a su vez ejerce una presión parcial que depende exclusivamente de la Tº. A una Tº de 37ºC dentro del cuerpo el vapor de agua ejerce una P = 47 mmHg.El vapor de agua dilata el aire y diluye sus componentes, por ese motivo el aire inspirado reduce las presiones, parciales de los gases que lo componen.
22/04/23DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON
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PROPIEDADES DE LOS GASESLa presión de un gas es proporcional a su
temperatura y al número de moles por volumen:
P = nRT/V (de la ecuación del estado del gas ideal)
Donde:P = presiónn = número de molesR = constante gaseosaT = temperatura absolutaV = volumen 22/04/23
DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS
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GASES IDEALES
El gas consiste en un estado de agregación de la materia formadas por partículas independientes llamadas moléculas, perfectamente elásticas moviéndose en todas direcciones.
El gas ideal o perfecto es aquel cuyo valor de las fuerzas atractivas de sus moléculas
tienden a cero y el volumen de dichas moléculas es despreciable respecto al gran
volumen que ocupa el gas
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS
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La ley de Boyle-Mariotte : Formulada en 1662, Llamada Ley de las Isotermas, pues durante el
fenómeno registrado la temperatura se mantiene constante, estando el volumen del gas en relación
inversa, a las presiones que soporta
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS
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REPRESENTACIÓN DE LA LEY DE BOYLE
LEY DE BOYLE: EL VOLUMEN DEL GAS ES INVERSAMENTE
PROPORCIONAL A LA PRESIÓN MANTENIENDO UNA
TEMPERATURA CONSTANTE
P1 = presión inicial del sistema V1 = volumen inicial del sistemaP2 = presión final del sistemaV2 = volumen final del sistema
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS
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LEY DE BOYLE: ISOTÉRMICA
Una jeringa con su émbolo móvil nos da un buen ejemplo en posición (1) donde las dos ramas están en equilibrio. En la posición (2) se ejerce Presión positiva, la diferencia de las
ramas marca la presión del gas. Presión negativa (3), succión.
(3)(2)(1)
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS 67
REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE LA LEY DE BOYLE
GasAltura
delMercurio
Abertura en contacto con la
atmósfera
0,5 2 4 6
24
6
32
12
1212
12
12
0,5 2 4 6
PxV Constante
L L
Atm
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS
68
COMPARACIÓN DE ISOTERMAS
Mayor temperatura Menor temperatura
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS
69
Temperatura crítica:Presión crítica:
PUNTO CRÍTICO
Temperatura crítica
Por debajo de la temperatura crítica aplicando presión, el gas pasa al estado líquido
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS 70
TEMPERATURA CRÍTICA Temperatura máxima hasta
la cual el gas puede ser licuado, es decir, la
temperatura sobre la cual el gas no puede pasar al estado líquido aplicándole presión
PRESIÓN CRÍTICA
Presión mínima requerida para
causar el cambio de estado de un gas
que se encuentra en su temperatura
crítica
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS 71
El Gas: Estado de agregación de la materia que se encuentra por encima de su temperatura crítica, no se puede convertir en líquido a pesar del aumento de presión
El Vapor: Estado de agregación de la materia que posee una temperatura por debajo de su valor crítico. Por tanto puede ser convertido en líquido por acción única de la presión (Condensación)
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS 72
¿La densidad se puede incluir en la ley de Boyle ?
Densidad1 = Masa1
Volumen1
Densidad2 = Masa2
Volumen2
Por tanto M1
D1
M2
D2
Pero es un procesoIsomásico
P1 = P2
D1 D2
Presión y Densidad son directamente proporcionales
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS 74
LEY DE CHARLES: ISOBÁRICA
A presión constante el volumen de una determinada masa de de cualquier gas aumenta en 1/273 (0,003669 = ) partes de
su volumen a 0°C, por cada grado Celsius (t), de elevación en la temperatura.
V1 = V0 + (V0 x .t)
V1 = V0 (1 + 1.t ) 273
V1 = V0 ( 273 + t ) 273
Temperatura absoluta °K
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS
75
V1 = V0 ( 273 + t1 ) 273V2 = V0 ( 273 + t2) 273
Para dos variaciones de temperatura (°C) Para dos variaciones de temperatura (°C)
V1 = T1
V2 T2
Temperatura absoluta 1
Temperatura absoluta 2
El volumen y la temperatura absoluta son directamente proporcionales
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS 76
Ley de Charles: El volumen de un gas es directamente proporcional a la temperatura
manteniendo una presión constante.
REPRESENTACIÓN: LEY DE CHARLES
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS 77
LEY DE CHARLES: ISOBÁRICO
Volumen Presión
Cómo demostrarías P3>P2>P1
°C
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS
78
¿La densidad se puede incluir en la ley de Charles?
Densidad1 = Masa1
Volumen1
Densidad2 = Masa2
Volumen2
V1 = T1
V2 T2
M1/ D1 = T1
M2/ D2 T2
D2 T2 = T1D1
La densidad y la temperatura absoluta son inversamente
proporcionales
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS 79
LEY DE GAY LUSSAC: ISOCÓRICA
P
T°K
V1
V2
V3
V3 > V2 > V1
0
Para una masa de un gas, el volumen que presenta es directamente proporcional a su temperatura absoluta
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS 80
Ley de Gay-Lussac: La presión de un gas es directamente proporcional a su temperatura
manteniendo el volumen constante
REPRESENTACION LEY DE GAY LUSSAC
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS 81
P1 = P2
T1 T2
Pres
ión.
Atm
.
Gráfica en función de la T °C
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS 82
Ecuación de Estado de un gas Ideal
P1.V1 = P2.V2
T1 T2
Incluyendo la densidad
T1.D1 = T2.D2
P1 P2
Las unidades de la densidad por lo común son: Kg/m3 o eng/cm3 o g/ml
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS
83
Leyes de los gases Ideales en una sola gráfica
P.V= KP/T= K
T/V= K
T
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS 84
LEY DE AVOGADRO
A 0°C y 1 Atm. de Presión una mol de todo gas ocupa 22,4 litros de Volumen
¿¡Qué!?Si, porque tienen el mismo número de
moléculas: 6,023x1023
2 4 28 32 44 64
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS
85
P1.V1 = R T1
1 Atm 22,4 L
273°K = 0°C
Constante de logases ideales
R= 0,082 L. Atm °K.Mol1 L.Atm = 24.23 Calorías
R= 1,987 Cal °K.Mol
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS 86
P.V = n.R.T
Para otras condiciones
Incluyendo densidad: D
P.V = G.R.T Mm
P. Mm = G.R.T V
Densidad
P. Mm = D.R.T
Recordar que R debe concordar con las
unidades de Presión, Temperatura volumen
y densidad
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS 87
Ley de las Presiones Parciales de Dalton
P1= n1RT
P2= n2RT
P3= n3RT
(P1 + P2 + P3 ) = (n1+n2+n3).RT
Ptotal = ntotal.RT
Sumando
P1 = n1RT
Ptotal = ntotal.RT
Dividiendo
P1 = n1
Ptotal ntotal
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS
88
La presión parcial ejercida por cada componente de una mezcla gaseosa es
directamente proporcional a su concentración molar en dicha mezcla
P1 = n1
Ptotal ntotal
Fracción molar x1
P1 = x1 . Ptotal
Por lo tanto para cada componente se tiene la
siguiente identidad
% Presión = % Molar
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS
89
Ley de Raoult: La presión de vapor de un solvente en una solución es directamente proporcional a la
fracción molar del solvente
Solubilidad de gases en el H2O
P = X1. P°
P = Presión del solvente en la soluciónP° = Presión de vapor del solvente puro a una temperaturaX1 = Fracción molar del disolvente en la solución
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS 90
La Ley de Raoult se puede expresar de la siguiente manera
Tomando en cuenta un gas disuelto en agua
XH2O + XGas = 1 XGas = 1 - XH2O
P = XH2O. P°H2O
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS 91
LEY DE RAOULTSe aplican a las soluciones ideales, e influyen en su presión de vapor disminuyéndola proporcionalmente a su fracción molar.Ejemplo:
Dos líquidos miscibles entre si, se mezclan: 2moles del Líquido A con 3 moles del líquido B. A tiene 20 y B 200 mm de Hg de presión de vapor al estado puro
respectivamente y a una temperatura de 20ºC.¿Cuál será la presión de vapor de cada una de las sustancias en la mezcla, y además la composición porcentual de la fase gaseosa del líquido A y del
líquido B en un ambiente saturado.
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS 92
Líquido A Líquido B
Líquido A+B
PºA : Presión de A, puro
Mezcla ideal
Presión de A en la mezcla
Fracción molar de A
PA = XA. PºA
Presión de B en la mezcla
Fracción molar de B
PB = XB. PºB
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS 93
1. En la fase Líquida
XA = 2 = 0,4 2+3
XB = 3 = 0,6 2+3
2. Presiones parcialesPA = 0,4x20 mm HgPA = 8 mm Hg
PB =0,6x200 mm HgPB = 120 mm Hg
Ptotal = (8+120) mm Hg Ptotal = 128 mm Hg
Ahora desarrollando nuestro problema tenemos:
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS 94
Además de ello se puede averiguar la proporción de moles de cada sustancia en la fase gaseosa, a partir de la presión total, puesto que podemos aplicar la LEY DE DALTON :
P B = n B
Ptotal n t
%PA = % nA%PB = % nB
% n A = 8 x 100 128
P A = n A
Ptotal n t
n A = 6,25%
%n B = 120 x 100 128
n B = 93,75%
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS
95
Sistema Líquido -Gas : Ley de Henry
La solubilidad de un gas en un líquido, bajo condiciones normales, es proporcional a la
presión ejercida sobre el primero.
= vg
Vs. Pi
Volumen de Gas
Volumen de solvente
Coeficiente de Bunsen
Presión parcial del gas
en fracción respecto a 1 Atm
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS 96
Como consecuencia de ello, la solubilidad de un gas se puede expresar de la siguiente manera
.Pi = vg
Vs
Solubilidaddel Gas
Litros de gas reducidos a C.N.T.P. (0ºC y 1 Atm) que se disuelven en un litro
de disolvente
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS
97
En las leyes de los gases en el interior de los pulmones se debe tomar en consideración, respecto a la presión total, la presión de vapor del agua la misma que debe ser restada
de la presión total.La presión de vapor del agua varía con la temperatura
siendo directamente proporcional
Así, si en un ambiente húmedo a una atmósfera (760 mmHg), y a 37°C, la presión de vapor del agua a dicha
temperatura es 47 mm de Hg, por lo tanto la presión del sistema será:
760 -47 : 713 mm Hg
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS
98
Ejemplo: El aire alveolar está compuesto por un 80% de N2, un 14% de O2 y un 6% de CO2.
Los coeficientes de Bunsen a 37,5°C son 0,012 , 0,024 y 0,51 respectivamente y la presión parcial del aire en el pulmón es de 720 mm de Hg siendo la diferencia respecto a 1 Atm. debido al H2O (vapor). Calcular el volumen de cada gas disuelto por litro
de plasma
PN2 = 720 x 0,80 = 576 mm Hg
Por ley de presiones Parciales de dalton
PO2 = 720 x 0,14 = 100,8 mm Hg
PCO2 = 720 x 0,06 = 43,20,8 mm Hg
A
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS
99
BPor la definición de solubilidad en función del
Coeficiente de Bunsen
0,012Litros.576mmHg = vg
760mmHg Vs
9,10 ml
0,024Litros.100,8mmHg = vg
760mmHg Vs
3,18 ml
0,510Litros.43,20mmHg = vg
760mmHg Vs
28,98 ml
N2
O2
CO2
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS
100
B
Como la temperatura requerida es 37,5°C y 1 Atm
P1.V1 = P2.V2
T1 T2
Como las presiones son en ambos casos 1Atm.
V1 = V2
T1 T2
VN2 = 9,10ml x 310,5°K 273°K VN2 = 10,35 ml
VO2 = 3,18ml x 310,5°K 273°K
VO2 = 3,62 ml
VO2 = 29,98ml x 310,5°K 273°K
VCO2 = 34,1 ml
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS
101
ESCALAS TERMOMÉTRICAS
°C = °F -32 = °K - 273 = °R - 492100 180 100 180
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS
102
TEORIA CINETICA DE LOS GASES
1) • • Velocidad: Distancia : L
L
= 2L T
2L
1 T
= Frecuencia
2) Expresado como cantidad de movimiento
• •Molécula de masa : M
2 .M T
2 .M. 1 T
2 .M. 2L
M. 2
L
6.023x1023
Moléculas
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS
103
Como se puede apreciar La última expresión representa una magnitud de fuerza
M. 2
LM.L2
LT2M.L2
LT2M.L T2
Masa.Aceleración = FUERZA
x
y
z
N3
N : Número de Avogadro
N/3 es la tercera parte de las moléculas que se encuentran en el
cubo
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS
104
Por tanto la fuerza de las moléculas quese desplazan en la dirección X de
ida y de regreso será
N . M. 2
3 L
El número de Avogadro,N por La
masa de una molécula monoatómica por
ejemplo es igual a su MASA MOLECULAR
Mm. 2
3 L
¡¿?!
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS
105
Ejemplo: Una molécula de 4 nucleones (He), se encuentra en estado gaseoso en un número equivalente al de Avogadro
6.023x1023 ¿Cuál será su masa molecular si cada nucleón tiene una masa de 1,67 x 10-24 gramos
Mm = (6.023x1023 )(4)(1,67 x 10-24 )
Mm = 4 g mol
La masa molecular de un gas depende principalmente del núcleo
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS
106
Area. L2
Fuerza
Presión =Fuerza Area
Presión = Mm. 2/ 3 L L2
Presión = Mm. 2
3L3Volumen= V= L3
P = Mm. 2
3VPV = Mm. 2
3
3) En función de la Presión:
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS
107
PV = Mm. 2 = 2E = R.T 3 3
Para una mol de un gas mono atómico
P: Presión del gasV: Volumen Mm: Masa molecular : Velocidad E : Energía Cinética R: Constante universal de los gases T: Temperatura absoluta
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS
108
Capacidad Calorífica a volumen constante (Cv)
2E1 = R.T1
3 2E2 = R.T2
3
(E2 - E1) = 3 R.(T2 - T1) 2
E = 3 R.T 2
Si tomamos en consideración La diferencia de temperatura 1°C y R por
aproximación 2 y E la capacidad calorífica a volumen constante, pues no
se realizó trabajo tenemos
Cv = 3 Cal grado
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS
109
Capacidad calorífica a presión constante (Cp o qp)
V1 V2<
Cp = E + PV
Cp = Cv + nR(T2-T1)
Para una diferencia de un grado Celsiusy R= 2
Cp = 3 + 2(1) Cp = 5Cal grado
El aumento de volumen indica una realización de Trabajo
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS
110
CONSECUENCIA DE LA ECUACIÓN CINÉTICA DE LOS GASES
LA LEY DE GRAHAM
PV = Mm. 2
33 PV = Mm. 2
Mm. 2 = 3 PV
2 = 3 PV Mm
1 = 3 PV Mm1
Si se tienen dos gases en iguales condiciones de presión y en un recipiente del mismo
volumen:
2 = 3 PV Mm2
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS
111
1 = Mm2
2 Mm1
Como podrías incluir El tiempo y la densidaden esta fórmula
T2 = Mm2
T1 Mm1
1 = 2
2 1
T1: Tiempo de difusión T2: Tiempo de difusión
1 :Densidad gas12 :Densidad gas2
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112
Problemas
1.- Un recipiente contiene un volumen de 10 litros de CO2 a 27°C al calentar el conjunto y dejando que el embolo se desplace libremente, la temperatura será de 177°C. ¿Cuál será el volumen final del gas?. Si la densidad inicial es de 1,8 g/L, ¿Cuál será su densidad en el estado final?
a.- El proceso es Isobárico
V1 = T1
V2 T2
10L = 300°K V2 450°K
V2= 450 x 10L 300
V2=15 L
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS
113
b.- La densidad responde a la siguiente relación
T1.D1 = T2.D2
P1 P2
D2 T2 = D1T1
D2 x 450°K = 1,8 g/L x 300°K
D2 = 1,8 g/L x 300 450
D2 = 1,2 g/L
Disminuciónde la
densidad
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS
114
2.- Se tienen dos recipientes, uno de los cuales contiene gas O2 y el otro gas N2 y cada uno ocupa un volumen de 500 ml a 20°C. Al calentar ambos gases a presión constante hasta 200°C. ¿Cuál tendrá el mayor volumen?
Es evidente que al tener los dos el mismo
volumen la expansión sea idéntica, por lo tanto
el volumen en el estado final será el mismo
500ml = 293°K V2 473°K V2= 807,16 ml
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS
115
3.- Una persona afirma que colocó 3,5 moles de un gas de comportamiento ideal en un recipiente de 8 litros, y que una vez alcanzado el estado de equilibrio, la temperatura del gas era de 27°C y su presión de 5Atm. ¿Pueden ser correctos estos valores?
P.V = n.R.T
5Atm x 8L 3,5mol x 0,082 l.Atm x 300°K mol.°K
40 l.Atm86 L.Atm
Incorrecto
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS
116
Si la igualdad anterior fuera correcta cuál sería el numero de moles?
5Atm x 8L = n x 0,082 l.Atm x 300°K mol.°K
5 x 8 mol =0,082x300
n
n = 1,6 moles
Ojo:Se ha empleado el Valor de R: 0,082 l.atm.l /mol.°Kdado que el valor P fue proporcionado en Atmósferas y V
en Litros.
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS
117
4.- Una burbuja de aire con 2,5 ml de volumen se forma en el fondo de un lago, a 30m de profundidad y sube hasta llegar a la superficie, donde la presión es de una atmósfera. Si la temperatura del lago es la misma a cualquier profundidad:a.- ¿Qué tipo de transformación sufrió la burbuja?.b.- Cuál es la presión que soporta la burbuja en el fondo del lago. (10 m de altura de agua es apx 1 Atm)c.- Calcular el volumen de la burbuja cuando llega a la superficie.
a.- El proceso es Isotérmico pues la temperatura del lago no varía en el proceso
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS
118
b.- 30m. por lo tanto corresponde a 3 Atmósferasmás una atmósfera a nivel del lago, la presión
total será 4 Atmósferas.
c.- Aplicando:
4Atm x 2,5 ml 1Atm x V2
V2 = 2,5 ml
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS
119
5.- De los siguientes gráficos diga a qué proceso corresponde
T T T
V VP
ISOVOLUMÉTRICO ISOTÉRMICO ISOBÁRICO
Podrías decir cómo se llego a esta
conclusión
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS
120
6.- Un recipiente, cuyo volumen es de 8,2 L contiene 20g de cierta sustancia gaseosa, a una temperatura de 47°C y una presión de 2 Atm. ¿Cuál de las siguientes
sustancias será? H2 ,CO2 , O2 , NH3 ,N2
P.V = G.R.T Mm
Variante de P.V= n.R.T
2Atm x 8,2L 20 g x 0,082 L.Atm x (47 +273)°K Mm mol.°K
Mm = 524,8 g 16,4 mol
Mm = 32 g mol
O2
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS
121
7.-En el siguiente diagrama en la transformación de las condiciones de un gas colocar v ó f
P
V
AB
CD
ENF
M
-Las temperaturas en C y D son iguales-La temperatura del gas en B es mayor que en M -La transformación ABCDEF es isotérmica -La transformación FNMA es isotérmica
( )( )( )( )
Proceso 1
Proceso 1
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS
122
8.- Un recipiente de volumen constante e igual a un litro contiene una mol de un gas a la presión de de 1 atmósfera. Conectando una bomba de vacío, y a
temperatura constante se logra reducir la presión hasta 10-13 atm. Cuál será el número de moléculas del
recipiente N: 6,023. 1023 moléculas
Sugerencia aplicar P.V= n.R.T
P = R.T n V
Valores constantes en el problema
P1 = P2
n1 n2 Reemplazando
n2 = 6,023. 1010 moléculas
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS
123
9.-Si a nivel de la tráquea la mezcla de aire es la siguiente
N2 : 74,18 %O2 : 19,60 %CO2 : 0,040%H2O : 6,20%
Hallar las presiones correspondientes de cada gas a nivel a nivel de la tráquea ( Presión Total 1 Atmósfera)
Por la ley de Dalton:
PN2 : 0,7418 x 760PO2 : 0,1960 x 760PCO2 : 0,0004 x 760PH2O : 0,0620 x 760
564149 0,3 47
mm Hg
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS
124
10.-Si a nivel de alvéolo y manteniendo la misma presión de una atmósfera el porcentaje de oxígeno varía hasta 13,16%, y del CO2 es de 5,3% ¿Cuál será la presión
respectiva presión?
Por la ley de Dalton:PO2 : 0,1316 x 760PCO2 : 0,0530 x 760
100 40
mm Hg
Porqué esta disminuyendo la presión del
oxígeno a medida que ingresa al organismo
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS
125
11.- El volumen de aire corriente en una persona normal es de 500 ml. Si respira en un ambiente húmedo a 20°C (PvH2O : 17,5 mm Hg) a nivel del mar. ¿Cuál será el volumen de aire corriente cuando alcance las condiciones corporales (Temperatura corporal y presión, saturado con vapor de agua), BTPS: Body Temperature and Presure satured with water vapor. Dato: PvH2O 37°C: 47mm Hg
P1.V1 = P2.V2
T1 T2
Ambienteinterno
Pulmonar
Ambienteexterno
Medio ambiente
Ecuación de Estado de los gases ideales
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS
126
Interior corporal: 37°C
Presión Barométrica: 760 - PvH2O 37°C: 760 - 47
Temperatura corporal Absoluta: (37+273) °K
Volumen : 500 ml
Exterior Medio ambiental: 20°C
Presión Barométrica: 760 - PvH2O 20°C: 760 - 17,5
Temperatura externa Absoluta: (20+273) °K
Volumen : ??
Reemplazando
22/04/23 DOCENTE: MIGUEL ANGEL FALCON POVIS
127
(760 - 47) mm Hg .V1 = (760 - 17,5)mm Hg . 500ml (37+273) °K (20+273) °K
REEMPLAZANDO
550,89mL
Lo que implica que el gas, es decir el aire se ha dilatado, siendo éste el verdadero volumen
inspirado por una persona