Ćwiczenie C8 WYZNACZANIE ILOŚCI CIEPŁA WYDZIELANEGO Z

Ćwiczenie C8 WYZNACZANIE ILOŚCI CIEPŁA WYDZIELANEGO Z

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 elektryczn 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 Q1 jest zu yte na proces topnienia
lodu.
Q1 = (mw[II] – mw[I])c1
(2.53)
gdzie mw 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 T0 = 0°C. Do"wiadczenie przeprowadzamy w
temperaturze pokojowej. Wzór na ciep o Q wydzielone przez organizm poprzez wydychanie w
temperaturze pokojowej Tp otrzymujemy na podstawie proporcji:
Q = Q1
Tc Tp
Tc T 0
(2.54)
gdzie: Tc — 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. 0oC) 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
5g
0oC
36,6oC
Tp
ct
Q1
335kJ kg-1
gdzie: mk[I] - masa pustego kalorymetru I, mkw[I] - masa kalorymetru I z wod , mw[I] - masa
wody powsta ej w kalorymetrze I. mk[II] - masa pustego kalorymetru II, mkw[II] - masa
kalorymetru II z wod , mw[II] - masa wody powsta ej w kalorymetrze II, mwp - masa wody powsta ej
na skutek skroplenia si pary wodnej zawartej w wydychanym powietrzu.
Ca kowite ciep o Q1 stracone przez wydychanie powietrza przy och odzeniu si do temperatury
T = 0°C obliczy# ze wzoru:
Q1 = (mw[II] - mw[I] – mwp)ct
6. Obliczy# ciep o wydychania Q, uwzgl dniaj c poprawk wed ug wzoru (2.54).
7. Przeprowadzi# rachunek b dów.
(2.55).
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