Ćwiczenie C8 WYZNACZANIE ILOŚCI CIEPŁA WYDZIELANEGO Z
Transkrypt
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