麻醉设备学讲义1[71P][1.05MB]

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四、混合气体的压强

在任何容器内的气体混合物中，如果各 组分之间不发生化学反应，则每一种气 体都均匀地分布在整个容器内，它所产 生的压强和它单独占有整个容器时所产 生的压强相同。
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举例：0℃时，1mol 氧气在 22.4L 体积内的 压强是 101.3kPa 。如果向容器内加入 1mol 氮气并保持容器体积不变，则氧气的 压强还是 101.3kPa，但容器内的总压强增 大一倍。可见，1mol 氮气在这种状态下产 生的压强也是 101.3kPa 。
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人体中的气体在液体中溶解现象： 血氧含量、血液二氧化碳分压、血 液麻醉药浓度等。
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在一定温度和一个大气压下，一种气体溶解 在100ml某种液体内的摩尔数称为该气体在 该液体内的溶解度，单位vol%。 如：37℃一个大气压下，100ml血中能溶解 0.468ml氧化亚氮，因而氧化亚氮在37℃一 个大气压时的溶解度为0.468vol%。
橡胶/气 630 58 120 74 62 1.2 30 2.0
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麻醉药物分配系数特点：
1、随着温度的升高，挥发性麻醉药在组织 中的分配系数逐渐下降;分配系数愈大的挥 发性麻醉药，温度对其分配系数变化的影响 愈大。
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2、麻醉药的组织/气分配系数按大小的排列 顺序与其血/气分配系数相同，即地氟醚＜ 七氟醚＜安氟醚＜氟烷。而同一种吸入麻醉 药在不同组织中的溶解度不一样，大致为： 心肌≈肾＜肝脏≈肌肉＜脑＜脂肪。
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气体溶解的规律：亨利定律
1803年亨利从实验中总结出一条规律：“在一 定温度下，气体溶解达到平衡时，气体在液体 中的溶解度和气相中该气体的分压成正比。” 这一规律称为亨利定律。用数学式表示： C=αP 式中， C为气体在液体中溶解度； P为液面上 气体的平衡分压；α为常数，是该气-液体系的 溶解系数。
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气体溶解度的应用


高压氧仓：治疗缺氧性疾病。 麻醉气体的诱导和清醒速度，如：异 氟醚。血液中溶解度小、建立平衡时 间短、诱导迅速、清醒速度快。 麻醉剂：要求血液溶解度小，脂溶性 高。
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七、分配系数


在一定温度下，某一物质在两相中处于动 态平衡时，该物质在这两相中的浓度比值 称为分配系数。 麻醉药的分配系数p10表1-5 血/气分配系数越小，诱导越快，复苏越快 油/气分配系数越大，麻醉强度越大
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二、范德瓦尔斯方程

1873年, 36岁的荷兰阿姆斯特丹大学范 德瓦尔斯以博士论文“论物质液态和 气态的连续性” 获得荷兰莱顿大学博 士学位，论文中考虑了实际气体分子 间作用力和分子体积两个因素，将理 想气体物态方程加以修正，得出了近 似描述实际气体性质的物态方程即范 德瓦尔斯方程。
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压力（Pa）: 气体分子运动时对容器壁的撞
击时产生的力称压力。对容器单位面积 （cm2）所产生的压力叫压强。 压强的单位: 毫米汞柱（mmHg）／平方厘米（cm2） 国际通用（法定计量）帕（Pa）、千帕 （kPa）、兆帕（MPa）。 经换算1mmHg=133.3Pa=0.1333kPa
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温度 :气体温度是气体分子热运动产生的。
常用单位:摄氏（℃），水结冰温度为0℃。 绝对温度: “K”,物理学上使用。绝对温度 以—273℃作为零度。摄氏和绝对温度的关 系是T=t＋273。 比如某气体温度为37℃，以绝对温度表示为 37℃＋273℃= 310°K。
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一些气体在水中的溶解度
度/℃ O2 0 20 H2 N2 0.0235 0.0155 CO2 1.713 0.878 HCL 507 442 NH3 1176 702 0.0489 0.0215 0.0310 0.0182
30 35
0.0261 0.0170 0.0244 0.0167
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范德瓦尔斯等温线
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范德瓦尔斯等温线

临界等温线以下所有的等温线都有一个 S形曲折部分，其中斜率为正的一段表 示气体体积随压强增大而增大．在实际 上是不可能实现的过程．范德瓦尔斯方 程只是描述真实气体行为较好的近似方 程。
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0.93 70.7
0.03 0.23
0.01 0.08
593.40 分压 (mmHg)
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体外、呼吸道、肺泡各气体分压（单位：kPa）
部位 氮气 （N2）
79.8
氧气 （O2）
21.15
二氧化碳 （CO2）
0.2
水蒸汽 （H2O）
0
干燥空气
呼吸道 肺泡 动脉血 静脉血
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由此推导出气体分压定律的通式：
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空气中（干燥）各气体的分压
氮气 氧气 二氧化碳 其它惰 氩气 （N2） （O2） （A2） （CO2） 性气体
表3—2 空气中（干燥）各气体的分压
容积 （%）
78.08
20.95 159.22
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3、理想气体状态方程式：
pV = nRT
R： 摩尔气体常量
P：压强（Pa） V：体积（m³ ） n：摩尔数（＝M/ µ ， 单位mol） T：绝对温度（K）
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在STP下，p =101.325kPa, T=273.15K n=1.0 mol时, Vm=22.414L=22.414×10-3m3
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三、安德鲁斯实验



理想气体的P-V曲线为等温双曲线： 定量、恒温气体PV＝常数 安德鲁斯(T.Andrews，18131885)首先对气体的等温变化进行 了实验，实验结果如图所示。 注：比容为密度倒数
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氧和二氧化碳在机体内不断被代谢，因 而通过弥散建立动态平衡。 氧化亚氮和麻醉气体不能被代谢，通过 弥散建立静态平衡。

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六、气体在液体中的溶解


任何气体与液体直接或隔着半透膜互相 接触，气体可借其分子运动，进入并均 匀分布在液体内；这种现象称为溶解。 气体溶解在液体内是气体分子进入液体 分子间隙内，而并非以小气泡形式存在 于液体内。
麻醉设备学
温州医学院附属第二医院 阮肖晖 温州医学院附属第一医院 朱伟
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第一章 物理基础知识
第一节 气体定律
气体的物理量 在麻醉设备中常使用气体为工质，因为 麻醉剂要求有良好的挥发性，以气体形 式易于被患者吸入。 气体具有压缩性和流动性好的特点。 气态物质：有气体和汽体两大种类。
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威廉•亨利（Wiiiiam Henry，1774－1836，英 国化学家） “每一种气体对于另一种气体来说，等于是一 种真空。”当时这句话引起许多科学家的反对， 道尔顿却用实验证明了它的正确性。
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约翰•道尔顿（John Dalton，1766—1844 ） 的实验得出下列结论：某一气体在气体混 合物中产生的分压等于它单独占有整个容 器时所产生的压力；而气体混合物的总压 强等于其中各气体分压之和，这就是气体 分压定律 。
75.01 75.67 76.2 76.2
19.82 13.83 13.3 5.32
0.2 5.32 5.32 6.13
6.26 6.26 6.26 6.26
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五、气体的弥散

气体的流动与气体分压强的大小密切相关。 弥撒：气体分子从分压高处向分压低处流动。 密度的不均匀引起分压差。
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肺泡和肺毛细血管内氧和二氧化碳的浓度差有利于两种气 体向相反的方向弥散。血液流经肺泡时，氧气弥散至血液， 二氧化碳从血液弥散至肺泡 。
PO213.83kPa
PO25.32kPa
PO213.83kPa
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pV 101325Pa 22.414 10 m R nT 1.0mol 273.15K 1 1 8.314 J mol K
R=8.314 kPaLK-1mol-1
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误差


温度越低、压强越高、气体密度越大时， 方程计算结果与实验数值偏差越大。 原因：气体分子容积不能忽略 热运动碰撞降低，引力效应上升