WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаФізика → Методи термометрії і калориметрії - Реферат

Методи термометрії і калориметрії - Реферат

енергії використовується на процеси ресинтезу біохімічних з'єднань. Тепловий ефект хімічних реакцій залежить тільки від стану вихідної речовини і кінцевих продуктів (закон Гесса, 1840). В організмі тепло не може переходити в інші види енергії, і зв'язку з чим тепло, виділюване живі об'єктом, є кінцевим продуктом енергетичних перетворень, а кількість його - їхньою точною мірою.
При калориметричних дослідженнях виміряються величини теплових потоків від живого об'єкта в навколишнє середовище і розраховується кількість виробленого тепла і тепломісткість організму; вимір тепломісткості знаходять на підставі даних про масу, теплоємність і зміну температури об'єкта.
Одиницями виміру тепла, є калорія (ккал) чи джоуль (Дж) по Міжнародній системі одиниць (СИ): 1 ккал = 4,187 · 103 Дж. Питома тепліла виміряється, у ккал/кг або Дж/кг; тепловий, потік - у ккал/м3 чи година Вт/м3.
Початок біокалориметрії тварин і людину відносять до досліджень A. Лавуазьє, Лапласа які проводили виміру теплового і газового обміну в морських свинок крижаному калориметрі. Протягом наступного сторіччя роботами Сенатора, Розенталя, і інших дослідників методика і техніка калориметричних досліджень були значно удосконалені. У лабораторії В.В. Пашутина (1883, 1893) були розроблені калориметри для дослідження теплового обміну у тварин і людини, у яких про кількість продукованого тепла судили по підвищенню температури води в зовнішній (водяної) оболонці калориметра. У цих установках були створені фізіологічні умови для перебування випробуваних протягом тривалого досвіду і значно підвищена точність вимірів. Подальший розвиток методик біокалориметрії йшло в напрямку підвищення чутливості приладів, збільшення точності виміру потоків тепла л розробки установок і систем, що дозволяють досліджувати тепловий обмін тварин і людини в природних умовах його життя і роботи.
Тепловий потік між внутрішньою і зовнішньою оболонками калориметра при постійному температурному режимі пропорційний теплопровідності середовища, що розділяє оболонки, і різниці температур між ними.
Виділяють кілька основних типів калориметрів: ізотермічні, компенсаційні, адіабатичні, градієнтні, динамічні і мікрокалориметри.
Принцип роботи компенсаційних калориметрів полягає в наступному, аналогічно розташовані і теплоізольовані калориметричні камери, в одну з яких міститься досліджуваний об'єкт, а в іншу (контрольну) - джерело тепла, звичайно фізичної природи. Спеціальний пристрій реєструє в ході досвідів різниця температур між оболонками обох калориметрів і автоматично підтримує ці температури на однаковому рівні, відповідно підігріваючи контрольний калориметр, Т.о. як би компенсуються будь-які, у т.ч. і важко враховані, тепловтрати в навколишнє середовище. Знаючи кількість тепла; виділяючійся в контрольній камері і необхідне для зрівноважування температур, і думаючи, що тепловіддача обох калориметрів однакова, можна визначити кількість тепла, виділеного досліджуваним об'єктом.
Починаючи з досліджень Тангля і Хари компенсаційні калориметри одержали відносно широке поширення, однак громіздкість і висока вартість цих приладів, неможливість забезпечення повної ідентичності теплообміну для обох калориметричних камер і деякі інші причини обмежили їхнє застосування.
У мікрокалориметричних установках перераховані недоліки відсутні. Комбінацію ізотермічного і компенсаційного калориметрів, що дозволяє досліджувати тепловиділення дріжджів, культур мікробів, немовлят тваринних і інших об'єктів, запропонували Кальве і Прат. Їхній прилад складається з двох мікрокалориметричних камер, одна з яких будь робочим калориметром, а друга - контрольним. Тепло виводиться з робочої камери і розсіюється ь Металевому блоці, у якому рівномірно розподілено близько 1800 термопар. Контрольний калориметр служить лише для забезпечення сталості експериментального "нуля" при зміні температури зовнішньої оболонки і компенсації у робочому калориметрі; точність такого роду калориметрів досягає 1%.
Теплова інертність приладів і залежність теплообміну в калориметрі від зміні температури в навколишнім середовищі були в значній мірі переборені в градієнтних калориметрах. Внутрішня поверхня їхньої калориметричної камери покрита тонким рівномірним шаром ізолюючого матеріалу. Градієнт температури внутрішньо і зовнішньої поверхні шаруючи пропорційній швидкості проведення тепла від досліджуваного об'єкта розміщеного усередині калориметричної камери. Перехід від одного рівня тепловіддачі до іншого приводить до швидкого підвищення або зниженню градієнта. Градієнт температури і швидкість його зміни залежать від товщини ізолюючого шару. Середня величина температурного градієнта незалежна від розміру, форми і розташуванні джерела тепла і від шляхів утрати тепла організмом.
У 1973 р. Спіннлер описав калориметр для людини з новим типом градієнтного шаруючи, що дозволяє довгостроково з високою точністю реєструвати тепловіддачу, як з поверхні шкіри, так і за рахунок подиху. Розміри калориметричної камори 182 X 75.5 X 136 див. Ізолюючий шари виготовлений з епоксидної смоли товщиною 2.4. мм. с мідним або нікелевим контурами на внутрішньої п зовнішньої сторонах градієнтного шаруючи. Т. к. електричний опір контурів є функцією температури, те тепловий потік вимірявся на підставірізниці опорів ланцюгів, включених у схему моста Уитсона.
Одержали поширення калориметри градієнтного типу представляючі собою костюм, що тісно облягає тіло людини і дозволяючий йому вільно пересувається. Ці калориметри (скафандри) створені в комплексі і на основі спеціальних засобів, що ізолюють людини від дії шкідливих різних факторів навколишнього середовища.
Розроблено метод прямої калориметрії людини в ізолюючих засобах захисту. Датчик виміру тепловиділенні людини виконаний у виді нагельної білизни в трикотажну кістяку якого включаються термочутливість елементи. Один з датчиків щільно прилягає до тіла людини, іншої контактує з навколишнім середовищем. Ці елементи розділені шаром ізолюючого матеріалу (градієнтним шаром).
Xоди і Касирк запропонували використовувати в якості градієнтного калориметра підводний гермокостюм, постачений датчиками і закриваючою поверхнею тіла, за винятком липа, кистей рук і стіп. Однак такі ізолюючі костюми мають не статок, тому що в них залишаються не покритими голова і дистальні відділи кінцівок що може значно впливати на тепловий обмін.
Динамічні калориметричні камери виготовляють з тонкого, що добре проводить тепло матеріалу, що дає можливість проводити вимірі інтенсивності тепловиділення у тварин за короткі відрізки в плині тривалого часу.
У динамічному калориметрі температура навколишнього середовища може мінятися довільно в широких проділах за рахунок зміни температури термостатичної оболонки калориметра, що грає для камери роль навколишнього середовища. Прилад забезпечений системами вентиляції, газового аналізу.
Калориметри мають високу чутливість, малої інерційністю і дозволяють проводити, вимірі теплового потоку з точністю до 2% .
Підвищення чутливості калориметрів з віддало передумови до створення мікрокалориметрів, за допомогою яких визначається виділення тепла в ході біохімічних реакцій, культурами мікроорганізмів і т.п.. До мікрокалориметрів можна віднести калориметр Кальве і Прата.
У термоелектричному диференціальному калориметрі Н. И. Путилина (1909) висока чутливість при відносно низкою інерціністю дозволяє вимірювати тепло продукт по ізольованих м'язів у часі. Бензингер запропонував градієнтний мікрокалориметром, здатний уловлювати ті пли, виділюване мікроорганізмами, вивчати теплову енергію при гідролізі АТФ, при реакції антигенів з антитілами й ін.
Для характеристики стабільного теплового обміну людини необхідне створення умов так наз. термічного комфорту, т. е, сукупності умов повітря і променистого тепла, у яких людина суб'єктивно випробує приємне тепло, утримує нормальний тепловий обмін, зберігає нормальну температуру свого тіла і не виділяє поту.
За допомогою калориметрії показана належність закону збереження і перетворення енергії і другого початку термодинаміки до живих організмів, можливість і границі застосування газового обміну (непряма калориметрія) для характеристики енергетичного обміну тварин і людини в умовах норми і патології. Калориметричні дослідження необхідні для повчання балансу чи організму його частин при ендогенних і екзогенних порушеннях теплового обміну.
Л і т е р а т у р а :
1. Ремизов А. Н. Медицинская и биологическая физика. - М.: Высш. школа, 1987.
2. Ливенцев Н. М. Курс физики, Т.2. - М.: Высш. школа, 1978.
3. Большая медицинская энциклопедия, - т. 11.
Loading...

 
 

Цікаве