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温州医学院麻醉设备学教研组 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 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。 气体的物理量 质量、体积、压力、温度 质量（M） 即一定体积气体的量，以毫克（mg）、克（g）、千克（kg）、吨（t）来表示。 体积 是指气体所处的容器之容积。常以立方毫米（mm3）、立方厘米（cm3）、立方米（m3）表示。 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 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。 1、实际气体 由大量分子组成。 分子做无规则运动。 分子间有作用力。 分子本身有体积。 以上特点决定了实际气体的性质很复杂。 2、理想气体 忽略分子的容积，当作一弹性质点。 忽略分子之间的作用力。 温度较高、压力较低时，实际气体可以当作理想气体看待。 水蒸汽不能当作理想气体看待。 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 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。 二、范德瓦尔斯方程 压强的修正：P－ΔP ΔP：容器壁附近的分子只受内部引力，与V2成反比，因而可写为： P＋a/ V2 体积的修正：V－b 范德瓦尔斯方程：对于1mol气体 （ P＋a/ V2 ）（ V－b）＝RT 修正量a、b决定于气体的性质，由实验测定 二、范德瓦尔斯方程 对于质量为M，摩尔质量为 μ 的真实气体状态方程应为： 范德瓦耳斯方程与理想气体方程的比较 P5表1-1 1910年，在他73岁那年荣获了诺贝尔物理学奖 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，1813-1885)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 临界恒量 临界点C 临界温度Tc 临界压强Pc 临界比容Vc 几种物质的实验临界温度 范德瓦尔斯等温线 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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 常用麻醉药的分配系数（37℃） 第二节