WYZNACZANIE ILO CI CIEP A WYDZIELANEGO Z ORGANIZMU CZ OWIEKA PRZY ODDYCHANIU

wiczenie C8

WYZNACZANIE ILO CI CIEP A WYDZIELANEGO Z ORGANIZMU CZ OWIEKA PRZY ODDYCHANIU

W wyniku przemiany materii w organizmach ywych powstaje ciep o, które zostaje zu yte przez organizm na endotermiczne reakcje chemiczne, prac mechaniczna, energi elek- tryczn oraz energie fal elektromagnetycznych. Cze"# ciep a zostaje ró nymi drogami odprowadzona na zewn trz organizmu. Wydzielanie ciep a przez organizm jest podstawowym czynnikiem utrzymania optymalnej temperatury ustroju, oraz stanowi istotn sk adow cz "ci procesów termoregulacji.

Ciep o wydzielone z organizmu mo na wyznaczy# dwiema metodami:

1. Kalorymetria bezpo"rednia — polega na umieszczeniu cz owieka lub zwierz cia w odpowiednio przystosowanym kalorymetrze.

2. Kalorymetria po"rednia — polega na badaniu wymiany gazowej.

Wyniki otrzymane obiema metodami s zgodne w granicach wymaganej dok adno"ci.

W tym #wiczeniu zajmujemy si jedn z dróg wydzielania ciep a z ustroju, mianowicie przez oddychanie. Powietrze wdychane ma temperatur otoczenia, a zawarta w nim para wodna jest najcz "ciej nienasycona. Wewn trz dróg oddechowych powietrze wraz z zawart w nim par podgrzewa si do temperatury cia a ludzkiego, a oprócz tego para uzyskuje stan nasycenia na skutek parowania wody ze "cian przewodów oddechowych. Procesy te odbywaj si oczywi"cie kosztem ciep a pobranego z organizmu. Aby to ciep o wyznaczy#, przeprowadzamy nast puj ce do"wiadczenie.

W omawianym #wiczeniu powietrze jest wydychane do kalorymetru, w którym znajduje si lód. Ciep o wydzielone podczas wydychania powietrza Q

jest zu yte na proces topnienia lodu.

Q

= (m

[II] – m

[I])c

(2.53)

gdzie m

oznacza mas wody powsta ej z lodu w kalorymetrze bez wydychania powietrza (kalorymetr I) i podczas wydychania powietrza (kalorymetr II), c - jest ciep em topnienia lodu.

Ciep o to jest równe ciep u, jakie straci by organizm przez oddychanie, gdyby oddychanie odbywa o si w temperaturze topnienia lodu

= 0°C. Do"wiadczenie przeprowadzamy w temperaturze pokojowej. Wzór na ciep o Q wydzielone przez organizm poprzez wydychanie w temperaturze pokojowej T

otrzymujemy na podstawie proporcji:

0

1T T

T Q T Q

c p

= c (2.54)

gdzie: T

— temperatura normalna cia a ludzkiego (36,6°C).

Celem #wiczenia jest wyznaczenie ciep a wydzielanego przez organizm cz owieka podczas oddychania.

Materia i odczynniki

1. Lód.

Sprz t i aparatura 1. Kalorymetry.

2. Waga.

Wykonanie wiczenia

I. Zwa y# puste i wysuszone naczynia wewn trzne kalorymetrów I i II bez mieszade .

2. Do uformowanego pojemnika z siatki metalowej w o y# dwa kawa ki lodu (o temp. 0^oC) i umie"ci# go w naczyniu wewn trznym kalorymetru I. Ca o"# umie"ci# w os onie i szczelnie zamkn # pokryw . Kalorymetr pozostawi# na 20 minut.

3. Po up ywie 20 minut szybko wyj # wewn trzny pojemnik z siatki zawieraj cy lód, otrz sn # lód z nadmiaru wody do naczynia wewn trznego kalorymetru i umie"ci# pojemnik w wewn trznym naczyniu kalorymetru II. Przez 20 minut wydycha# powietrze do kalorymetru II przez ustnik.

Nale y pami ta#, aby oddech by jak najbardziej zbli ony do normalnego, oraz aby ca e powietrze by o wt oczone do kalorymetru. Po sko@czeniu wydychania natychmiast otworzy#

kalorymetr i wyj c z niego pojemnik wraz z pozosta o"ci lodu po uprzednim otrz "ni ciu z wody.

4. Zwa y# naczynie wewn trzne kalorymetru I z wod i odejmuj c mas pustego naczynia,.

obliczy# mas wody powsta ej ze stopienia lodu pod wp ywem ciep a zawartego w kalorymetrze

oraz dop ywaj cego z zewn trz.

5. Zwa y# naczynie wewn trzne kalorymetru II wraz z wod i odejmuj c mas pustego naczynia, obliczy# mas wody powsta ej podczas wydychania powietrza i skraplania si pary wodnej. Wyniki umie"ci# w tabeli:

I mk

I mkw

I mw

II mk

II mkw

II mw

mwo T0 Tc Tp ct Q1

5g 0^oC 36,6^oC 335kJ kg^-1

gdzie: m_k[I] - masa pustego kalorymetru I, m_kw[I] - masa kalorymetru I z wod , m_w[I] - masa wody powsta ej w kalorymetrze I. m_k[II] - masa pustego kalorymetru II, m_kw[II] - masa

kalorymetru II z wod , m_w[II] - masa wody powsta ej w kalorymetrze II, m_wp - masa wody powsta ej na skutek skroplenia si pary wodnej zawartej w wydychanym powietrzu.

Ca kowite ciep o Q₁stracone przez wydychanie powietrza przy och odzeniu si do temperatury T = 0°C obliczy# ze wzoru:

Q1= (mw[II] - mw[I] – mwp)ct (2.55).

6. Obliczy# ciep o wydychania Q, uwzgl dniaj c poprawk wed ug wzoru (2.54).

7. Przeprowadzi# rachunek b dów.

Wymagania

- poj cie ciep a i temperatury z punktu widzenia kinetyczno-molekularnej teorii budowy substancji [2, 6 ] - definicja ciep a w a"ciwego i ciep a topnienia oraz jednostki tych wielko"ci

- zale no"# temperatury topnienia od ci"nienia