热平衡的统计分布.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,3,热平衡的统计分布,一、麦克斯韦分子速率分布,就大量分子而言，在平衡状态下分子的速率分布遵循麦克斯韦分布。,1859,年麦克斯韦从概率论的基础上推导出气体按速率分布的统计定律，即,麦克斯韦分布律,。,实验装置,金属蒸汽,显示屏,狭缝,接抽气泵,(1),测定气体分子速率分布的实验,1920,年，史特恩做了一个实验，验证了麦克斯韦速率分布定律。,O,V,相对粒子数,粒子速率分布实验曲线,气体速率分布实验曲线,（,2,）麦克斯韦分子速率分布定律,:,速率在,之间的分子数占总分子数的百分率。,设一定量的气体，分子总数为,，速率在,之间的分子数为,。那么,:,（一个分子在,速率区间出现的几率）。,：表示分子在 附近单位速率区间内的分布几率,用,表示，即：,叫麦克斯韦速度分布函数。,1,）几率,速率位于 内分子数,热力学温度,单个分子的质量,玻尔兹曼常量,说明：,速率位于 区间的分子数占总数的百分比,速率位于 区间内分子数,:,若 和 比较接近，则,2,）归一化条件,表示：,速率在,之间的分子数占总分子数的,100,。,计算一个与速率有关的物理量,g,(,v,),的统计平均值的公式：,讨论,1,）统计量的平均值,2,）三种速率比较,同一温度下不同气体的速率分布,同一种分子（如,N,2,）在不同温度下的速率分布,3,）,麦克斯韦速率分布中最概然速率 的概念,下面哪种表述正确？,（,A,）,是气体分子中大部分分子所具有的速率,.,（,B,）,是速率最大的速度值,.,（,C,）,是麦克斯韦速率分布函数的最大值,.,（,D,）,速率大小与最概然速率相近的气体分子的比,率最大,.,自由程：,分子两次相邻碰撞之间自由通过的路程,.,13,二、气体分子的碰撞,分子,平均碰撞次数,：单位时间内一个分子和其它分子碰撞的平均次数,.,分子,平均自由程,：每两次连续碰撞之间，一个分子自由运动的平均路程,.,14,简化模型,(,1,),分子为刚性小球,.,(,2,),分子有效直径为 （分子间距平均值）,.,(,3,),其它分子皆静止，某分子以平均速率 相对其他分子运动,.,15,单位时间内平均碰撞次数：,16,考虑其它分子的运动,，,分子平均碰撞次数,17,平均自由程,T,一定时,p,一定时,18,例,试估计下列情况下空气分子的平均自由程,:,（,1,）,273 K,、,1.013,时,；,（空气分子有效直径,）,解,19,在标准状态下，多数气体平均自由程,10,-8,m,，只有氢气约为,10,-7,m,。一般,d10,-10,m,，故,d,。可求得平均碰撞次数,10,9,/,秒。,P 1.01310,5,1.3310,2,1.33 1.3310,-2,1.3310,-4,610,-8,510,-5,510,-3,0.5 50,(m),20,三、玻耳兹曼能量分布定律,(1),等温气压公式,(,非均匀的稳定分布,),z,z,+d,z,设气体的压强随高度变化的函数关系为,如图薄柱体,得,不随高度,改变时，故上式可写为,对上式积分后得,取某地点（如地面）高度为,，令该处的,此式称为等温气压公式。在实际应用中，等温气压公式常倒地来写成：,标高。,等温气压公式,什么是高压氧（,HBO,）？,HBO(hyperbaric oxygen,，,HBO),是机体处于高于一个大气压的环境里吸入,100,的氧治疗疾病的过程叫高压氧治疗,四、高压氧疗,高压氧与常压氧（普通氧）有什么区别？,正常情况下，我们把氧气吸入肺中，再由血中的红细胞将氧气运至全身各部。当所有血红蛋白都携带氧后，再吸入更多的氧，血液中的氧气含量也不会发生大的变化。那么，如果此时病人仍然缺氧怎么办呢？可以用增加血中物理溶解氧的方法解决病人缺氧问题。气体在液体中的溶解度随着压力的升高而增加。在高压下（高压氧舱中）吸氧，可以使病人血中氧的溶解含量明显增加。在一定压力下，如果把病人体内的血红蛋白统统去除，仅靠血液中的溶解氧，就可以满足病人机体代谢的需要了。,常压吸氧与高压吸氧有何不同？,基本上有三点不同：,1,）吸氧压力不同。常压下吸氧是病人在一个大气压条件下，用鼻塞、鼻导管、面罩、气管插管或人工呼吸机等方法吸氧。高压下吸氧则要求病人在一个特制的高压氧舱内，在高于一个大气压的环境下吸高浓度的氧。,2,）吸氧浓度不同。常压下吸氧，氧的浓度一般在,2555,之间，高压氧下氧浓度在,8599,以上。,3,）获得的疗效不同。高压下吸氧可使吸氧者的血氧含量比常压下吸氧增加数倍以至数十倍，因此，高压下吸氧对疾病的治疗效果，是常压下吸氧所达不到的。,高压氧治疗疾病的原理,一、压力作用,二、血管收缩作用,三、抗菌作用,四、,HBO,增加某些抗生素的抗菌作用,五、清除作用,六、增加机体的氧含量,一、压力作用：体内的气泡在压力升高时，利于气泡溶解在血液中。,二、血管收缩作用：高压氧有,肾上腺素样的作用使血管收缩，减少局部的血容量，利于脑水肿，烧伤或挤压伤后的水肿减轻。需注意的是，虽然局部的供血减少，但通过血液带入组织的氧量却是增加的。,三、抗菌作用：氧本身就是一种广普抗生素，它不仅抗厌氧菌，也抗需氧菌。,四、,HBO,增加某些抗生素的抗菌作用：,HBO,可增加血,-,脑屏障的通透性，,HBO,与某些抗生素合用，可增强对颅内感染的疗效。,五、清除作用：体内大量的氧可以加速体内其他有害气体的消除。如：,CO,、二氯甲烷、,N2,等。,六、增加机体的氧含量：,1,、血中的氧含量增加。高压氧下，由于压力的升高，大量的氧气溶解在血液中，血液带入缺血组织的氧量增加。,2,、组织中的氧含量增加。,3,、血氧弥散距离增加。在炎症、外伤、烧伤等情况下，组织细胞水肿，细胞与毛细血管间距加大，在常压下吸氧满足不了组织细胞的氧供，特定高压氧的应用可使上述缺氧情况一扫而光。,高压氧治疗的适应症,1,、各种中毒，如,CO,中毒、二氧化碳中毒、硫化氢中毒、氢化物中毒、氨气中毒、光气中毒、农药中毒、化学药物中毒等。,2,、溺水、自缢、电击伤、麻醉意外以及其它原因引起的脑缺氧、脑水肿、减压病等。,3,、心血管系统：冠心病、心绞痛、心肌梗塞、心源性休克。,4,、消化系统：胃、十二指肠溃疡、术后溃疡。,5,、感染：气性坏疽、破伤风及其它厌氧菌感染，病毒性脑炎等。,6,、空气栓塞。,7,、脑血栓形成、脑栓塞、脑萎缩、脑供血不全、脑挫伤、脑外伤后综合症、骨髓炎、截瘫、周围神经损伤、多发性神经炎。,8,、皮肤移植、断肢,(,指,),再植术、脉管炎、顽固性溃疡、骨筋膜间隔区综合征、术后伤口不愈、动脉栓塞、骨愈合不良、放射性骨髓炎、挤压伤。,9,、新生儿窒息、,3,岁之前的脑瘫等。,10,、中心性视网膜脉络膜炎、视网膜动脉栓塞、突发性耳聋、牙周炎、口腔溃疡。,11,、皮肤科疾病：玫瑰糠疹、寻常唑疮、结节性红斑、硬皮病、神经性或糖尿病皮炎等等。,脑损害的病理生理,1,脑组织缺血缺氧,2,脑水肿,3,脑腺苷含量改变,4,急性期反应蛋白升高,5.,血液流变学改变,1,脑组织缺血缺氧：脑损害病人多有脑内血管及微循环障碍，造成脑组织缺血。脑细胞功能正常维持需要足够能量保障，生理状况下脑组织代谢的能量供应一小部分来自脑内的三磷酸腺苷（,ATP,），其余绝大部分依靠葡萄糖有氧代谢产生。缺氧时能量产生不足，脑功能受损。人脑重量只占体重的,2%,，但耗氧量占人体总需要量,20%,，同时人体对氧的储蓄能力很差，所以说脑组织是体内最容易发生缺氧损害的组织,2,脑水肿：脑水肿多与脑缺血缺氧所致的血脑屏障破坏、细胞能量代谢障碍、细胞毒性介质释放有关，脑水肿会引起颅内压增高，脑细胞水肿时，氧分子不易穿透，进而加剧细胞缺氧从而导致“水肿,缺氧,水肿”的恶性循环。,3,脑腺苷含量改变：腺苷是中枢神经系统的一种重要保护性内源因子，可抑制多种兴奋性介质释放，减低脑代谢率，提高脑血流量，抑制血小板聚集。脑损伤后细胞能量代谢紊乱，,ATP,生成减少，腺苷合成受限，影响了腺苷神经保护作用。,4,急性期反应蛋白升高：,5,.,血液流变学改变：颅脑外伤伤后,24,小时内红细胞聚集指数比健康人高。血液的粘滞性增高。因而循环阻力升高，脑循环障碍，导致脑缺血缺氧，脑水肿。,HBO,治疗脑损伤的研究,脑组织缺血时，脑血流分布极不均匀，高血流与低流量区共存。,HBO,治疗可提高组织的氧供（尤其对缺血区），提高氧分压，收缩血管，减少脑血流量，减轻脑水肿，使颅压下降。由于,HBO,下颈动脉系统血流减少而椎动脉血供反而增加。网状激活系统和脑干血流量增加，因此有利于昏迷患者的苏醒和生命机能活动的维持，为此可用于治疗多种原因引起的昏迷和持续性植物状态。,1,提高血脑屏障的完整性,2,HBO,抑制自由基对脑组织的损害,3,促进神经功能恢复，提高脑损伤的存活率,4,促进损伤脑组织的修复,5,提高脑组织对葡萄糖的利用,6,减轻脑损伤后细胞凋亡,高压氧治疗时机的选择,由于对高压氧的疗效认识不足，致使一些适应症未能得到及时治疗，造成终生遗憾。,如脑梗塞、脑外伤的早期均会发生脑水肿，颅压增高，脑组织的修复从病后,5-6,天开始，多持续,2-3,周，因此,1,周内便可以开始治疗，,1,月内治疗者有效率可达,96%,以上。现主张脑梗塞患者,2-6,小时内即应入舱治疗。颅脑手术后,5-7,天，病情平稳即可治疗。,面神经炎、多发性神经炎：一旦确诊，治疗时机应为越早越好。,高压氧治疗时机应该是,病情允许的情况下，越早越好。,并发症,1.,血管并发症：创伤性颅脑损伤后，假性动脉瘤的形成和破裂是很危机的情况。因此，对假性动脉瘤的形成可能性较大的病人不宜高压氧治疗，防止动脉瘤破裂出血。,2.,颅底骨折并发症：,csf,鼻漏、耳漏的存在是创伤性颅脑损伤患者是高压氧治疗的禁忌症，通常是鼻漏、耳漏停止后,1,周后开始高压氧治疗，并且要密切观察病情。另外，颅底骨折病人行高压氧治疗可能导致气颅，对于高压氧治疗后出现头痛等不适的病人，必要时行头颅,CT,检查以明确是否有气颅。,高压氧治疗的副作用,1.,氧中毒,2.,气压伤,3.,减压病,（一）：氧中毒：指高压或常压下，吸入高浓度的氧达一定时程后，氧对机体产生的功能性或器质性损害。氧中毒可分为中枢型、肺型、溶血型和眼型。无论发生哪一型氧中毒，整个机体均同时受害。临床上，在高于,0.3MPa,压力下吸氧，常规治疗时随意延长吸氧时间，常压下长时间吸入浓度高于,50,的氧是氧中毒的常见原因。,其机理大致有三个方面：,1,、氧对中枢代谢的毒性作用；,2,、氧对酶的毒性作用；,3,、自由基的过量产生。,氧中毒一发生，立即停止吸氧，一般可以缓解症状。维生素,E,、,C,、,K,、镁离子制剂等可以预防氧中毒。,（二,),气压伤：常见的有中耳气压伤、副鼻窦气压伤和肺气压伤。另外，减压中气胸病人未及时发现和处理，可使胸腔内气体过度膨胀，肺和心脏受压，纵膈摆动，可致病人突然死亡。,（三,),减压病：减压速度过快，幅度过大，使气体在组织中的溶解度降低，在血液和组织中游离出形成气泡，造成血管气栓，组织受压的一种高危情况。所幸的是，这种情况多发生在潜水作业中，在一般的,HBO,治疗中十分少见。,