gases y respiracion

TEORIA CINÉTICA DE LOS GASES
Un gas ideal es un gas cuyas moléculas están tan separadas que raramente
chocan unas con otras. Puesto que éste es el caso para cualquier gas real a baja
ideales a baja densidad
LEY DE GAY-LUSSAC
Se trata de una ecuación que relaciona las variables de estado, en todo
cambio que sufre un gas, pero con la única condición obligatoria de permanecer
Ley de Gay-Lussac. Esta ley establece, que, a volumen constante, la presión de
constante la masa. Es decir, es una ecuación que muestra la interdependencia entre
una masa fija de un gas dado es directamente proporcional a la temperatura kelvin.
la presión, temperatura y volumen de una masa fija de gas.
LEY DE BOYLE
La ley de Boyle establece que a temperatura constante (Proceso
P1
P
= 2
T1
T2
Isotermico) , la presión de un gas en un recipiente cerrado es inversamente
proporcional al volumen del recipiente. Esto quiere decir que si el volumen del
contenedor aumenta, la presión en su interior disminuye y, viceversa, si el
ECUACIÓN UNIVERSAL DE LOS GASES
volumen del contenedor disminuye, la presión en su interior aumenta.
PV = P V
11 2 2
Las tres leyes anteriores se pueden resumir en una ecuación:
Pv = nRT
LEY DE CHARLES
La ley de Charles establece que a presión constante (Proceso isobárico) el
volumen de un gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta,
Da la relación entre la presión p, el volumen V y la temperatura T de
asumiendo que la presión de mantiene constante. Esto quiere decir que en un
recipiente flexible que se mantiene a presión constante, el aumento de temperatura
conlleva
un aumento del volumen.
V
V
1= 2
T
T
1
2
.lit
cal
J
n moles de un gas ideal., R = 0.082 atm
mol º k = 1,98 mol º K = 8,314 mol º K
Debe ponerse cuidado y atención en el uso de esta ecuación porque las
magnitudes que aparecen en ella deben estar en la forma apropiada y en las
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unidades correctas. La presión es la presión absoluta en newtons por metro
cuadrado, el volumen en metros cúbicos y la temperatura es la temperatura
absoluta en kelvins.
Características de un Gas Ideal
Se considera que un gas ideal presenta las siguientes características:
P = Presión total
P = Presión al gas A
A
PB = Presión al gas B
Pn = Presión al gas n
- El número de moléculas es despreciable comparado con el volumen total de un
∴ La presión parcial del gas A
gas.
- No hay fuerza de atracción entre las moléculas.
P = xa .P
A
- Las colisiones son perfectamente elásticas.
Donde:
-Evitando las temperaturas extremadamente bajas y las presiones muy elevadas,
P =
A
Presión molar A por presión total
podemos considerar que los gases reales se comportan como gases ideales.
LEY DE LAS PRESIONES PARCIALES
La ley de Dalton establece que en una mezcla de gases cada gas ejerce su
presión como si los restantes gases no estuvieran presentes. La presión específica
Fracción Molar:
n =
A
n
x= A
n
Número de moles de A
de un determinado gas en una mezcla se llama presión parcial, p. La presión total
n = Total del número de moles.
de la mezcla se calcula simplemente sumando las presiones parciales de todos los
DIFUSIÓN DE LOS GASES
gases que la componen. Por ejemplo, la presión atmosférica es:
Es el flujo neto de energía, materia, átomos o moléculas desde una zona de
Presión atmosférica (760 mm de Hg) = pO2 (160 mm Hg) + pN2 (593 mm Hg) +
mayor concentración a otra de menor concentración, tendente a producir una
pCO2 (0.3 mm Hg) + pH2O (alrededor de 8 mm de Hg) (1)
distribución homogénea.
P = P + PB + ....... + Pn
A
grandes masas de material, la difusión es un proceso molecular, que depende
Donde:
exclusivamente de los movimientos aleatorios de las moléculas individuales. La
A diferencia de la agitación, que es un proceso en el que se mezclan
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velocidad de difusión es, por tanto, directamente proporcional a la velocidad
media de las moléculas. En el caso de los gases, esta velocidad media es mayor en
Donde D se denomina constante de difusión. El valor de D depende de átomo o
moléculas que se difunde o del disolvente o medio, como se muestra en la tabla
moléculas más pequeñas, al ser inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la
masa molecular; por otra parte, la velocidad aumenta intensamente con una subida
XIII:
TABLA XIII
de temperatura.
∴ La difusión se realiza describiendo la distancia cuadrática media (radio con
Valores tipicos de la constante de difusion D a 20 ºC = 293 ºK
molecula
Disolvente
D (m2 s-1)
Oxigeno (O2)
Aire
1.8 x 10 -5
Oxigeno (O2)
Agua
1.0 x 10 -9
Hidrogeno (H2)
Aire
6.4 x 10 -5
Hemoglobina
Agua
6.4 x 10 -11
que se difunde un gas).
Donde:
X = radio.
X 2 M = 2 DT
M = masa molecular.
D = constante de difusión del gas.
T = tiempo.
COMPLIANCIA
Nota: La constante depende del átomo o las moléculas.
Es la relación entre el volumen del aire almacenado y las sobre presión a la que
La difusión también es “vital” para procesos biológicos como la respiración o la
esta sometido.
digestión humana.
C=V
P
Esta magnitud define las características de un elemento elástico hueco. La
DIFUSIÓN.- la difusión es el flujo neto de átomos o moléculas de las zonas de
mayor concentración a las de menor concentración la distancia cuadrática media,
compliancia total del sistema respiratorio se calcula con la formula.
x2cm , se relaciona con el tiempo mediante.
1=1 + 1
C Ct Cp
X2 = 2 D t
Donde: Ct = la compliancia toráxica y Cp = Compliancia pulmonar.
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TENSION SUPERFICIAL DE LOS ALVEOLOS.- Si r es l radio del alveolo y
T la tensión del liquido que lo tapiza, la presión alveolar se calcula con la formula.
P = 2T
r
El liquido que baña las paredes alveolares se llama Surfactante. Cuando los
pulmones carecen de este liquido, o esta inactivo, los alvéolos se aplastan
RESPIRACIÓN HUMANA
En la respiración normal, el diafragma se desplaza hacia abajo aumentando
el volumen de la cavidad torácica y de acuerdo con la Ec. Pv = nRT, rebajando la
presión en el interior de los pulmones. Durante
la inspiración esta presión
desciende unos 3mmHg por debajo de la presión atmosférica, la cual impulsa el
aire en los pulmones venciendo la resistencia que presentan al flujo los conductos
por los que circula el aire. Durante la espiración, el diafragma se eleva, con lo
que disminuye
el volumen de la cavidad torácica y sube la presión en los
pulmones unos 3 mmHg por encima de la presión atmosférica. Esto obliga al
aire a salir de los pulmones. Por consiguiente, la presión del aire en los pulmones
es normalmente muy próxima a la presión atmosférica, de modo que las presiones
parciales del oxígeno y del nitrógeno en los pulmones son 0,209 y 0,781 atm,
respectivamente.
Problemas:
1.- Un cilindro contiene 0.6 m3 de oxigeno a una
temperatura de
25 ºC y una presión de 2200 PSI. A).-
Que volumen ocupa este gas a 35ºC
y a la presión
atmosférica. B).- Un hombre está respirando oxigeno
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puro mediante una mascarilla a razón de 8 lt/min.
3
¿Cuánto durara el oxigeno? (1 lit = 0.0354 pies ).
saquitos que separa el espacio ocupado por aire de los
capilares
sanguíneos tiene unos 0.25x10-4m de grosor.
Los capilares tienen un radio de unos 5x10-6m a).2.- Un cilindro de aire comprimido puede abastecer de
suponiendo que el oxigeno se difunde a través de las
aire durante 5 horas a un buzo en Paracas donde la
membranas y de la sangre como como lo hace en el agua
temperatura es de 30ºC. ¿Cuánto durará el cilindro en
¿Qué tiempo promedio se requiere para que el oxígeno se
la laguna de Titicaca si se sumerge 20m debajo del
difunda desde el centro de un alvéolo hasta el centro
agua, si la temperatura es de 5ºC?
de un capilar?.
3.-Un buzo que utiliza aire comprimido está trabajando
6.- El aire de
los pulmones
a 35 m por debajo de la superficie del agua a).- Cual
(aire alveolar)
tiene una
es la presión de su tanque en PSI, b).- La capacidad de
composición
diferente del
sus pulmones es de 6.2 lt. Hallar el volumen que
aire
atmosférico.
ocuparía el aire contenido en sus pulmones si subiera
Por ejemplo, la
presión
súbitamente a la superficie?
parcial del
dióxido de
carbono en el
aire alveolar
4.-El tanque de un buzo contiene oxigeno para 4hrs a la
es 40 mmHg. ¿Cuál es el porcentaje de CO2 en el aire
presión atmosférica y 25ºC, si este buzo tiene que
alveolar?
trabajar en el lago Morococha donde la presión
mmHg.
Pco2= Xco2(Patm-Pa); Presión alveolar = 47
atmosférica es de 700 mmhg y la temperatura es -5ºC y y
a 20 metros por debajo de la superficie. ¿Cuánto tiempo
durará el tanque?
5.- Loa alvéolos pulmonares son pequeños saquitos de
aire de unos 10-4 m de radio, la membrana de estos
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7.-Si un alpinista debe subir al Huascaran y de acuerdo
0.2 lt/cm de H2O. Calcular la presión pulmonar cuando
a las recomendaciones médicas le han informado que no
se introduce 200cm3 de aire en los pulmones.
debe pasar la presión parcial del oxigeno en sus
11.- ¿Cuánto tiempo puede vivir una persona con el aire
alvéolos no debe pasar de 100 mmHg ¿Hasta qué altura
contenido en una habitación cerrada de 3x3x3 m3,
debe subir sin comprometer su salud?. Si la temperatura
suponiendo que mientras esta en reposos consume
en el lugar es de 23ªc? Fórmula para determinar la
5lit./min ( La respuesta no es verídica ya que aparecen
Presión Local PAtm = Po e
−0.0342 h / T
efectos adoptivos y cambios de tasa de utilización del
CO2).
8.-Mientras realiza una actividad suave, una persona
respira 10lt de aire por minuto y utiliza oxigeno en
cantidad de 10 mlt.min.Kg a).- Halle la fracción molar
de o2 en el aire espirado (una vez seco) por una
persona de 150 lb (68 kg) y la correspondiente Po2 en
los pulmones b).- Repita el calculo para la
misma
persona cuando realiza una actividad pesada (Un atleta)
quien consume 70 mlt/min.kg de o2 utilizando un volumen
de 113 lit. de aire por minuto.
9.-En Huancayo la presión atmosférica es de 500 mmHg
cual es la presión parcial de O2 y N2 de las personas
que habitan en el lugar.
10.- La compliancia del aparato respiratorio de un
hombre normal es 0.1 lt/cm de H2O y la pulmonar es de
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