- •«Определение по ударному объёму крови сердца энергозатрат, кпд, расхода кислорода, при совершении механической работы»
- •Задачи.
- •«Определение по ударному объёму крови сердца энергозатрат, кпд , расхода кислорода, при совершении механической работы.»
- •1.1. Основные понятия гидродинамики. Условие неразрывности струи.
- •1.2. Уравнение Бернулли.
- •1)Наклонная трубка тока постоянного сечения.
- •2)Горизонтальная трубка тока жидкости переменного сечения.
- •3) Измерение скорости потока жидкости. Трубка Пито.
- •4) Закупорка артерии.
- •5) Разрыв аневризмы.
- •Факторы, влияющие на вязкость крови в организме.
- •1.7 Ламинарное и турбулентное течения. Число Рейнольдса. Условия проявления турбулентности в системе кровообращения.
- •1.8. Роль эластичности кровеносных сосудов в системе кровообращения. Пульсовая волна.
- •1.9 Методы измерения давления крови.
- •Инвазивный (прямой) метод измерения артериального давления.
- •9.1. Модели кровообращения
- •9.3. Работа и мощность сердца. Аппарат искусственного кровообращения
- •Дополнительный материал первое начало термодинамики и живые организмы
- •Определения основных термодинамических величин
- •Первое начало термодинамики
- •Свободная и связанная энергия
- •Обратимые и необратимые процессы
- •Источники свободной энергии живого организма и виды совершаемых им работ
- •Тепловой баланс организма, способы теплообмена
- •Температурный гомеостазис, химическая и физическая терморегуляция
- •Энерготраты организма, основной обмен
- •Понятие о физиологической калориметрии
- •Второе начало термодинамики понятие энтропии
- •Статистический смысл энтропии
- •Формулировка второго начала термодинамики
- •Диссипативная функция
- •Научное и практическое значение второго начала термодинамики
- •Второе начало термодинамики и живой организм
- •Стационарное состояние
Энерготраты организма, основной обмен
Вновь обратимся к величине М в уравнении теплового баланса (25). Она по существу выражает полное количество тепла, отдаваемое организмом окружающей среде. В биофизике, физиологии и медицине эту величину принято называтьэнерготратами организма.
Энергограты сильно изменяются в зависимости от условий, в которых пребывает организм, и от характера его деятельности, так как все это влияет на обмен веществ. Измеряя энерготраты пациента, врач может судить о состоянии его здоровья,особенностях трудовой деятельности, диагностировать некоторые заболевания (например, болезни щитовидной железы).
Для оценки функционального состояния организма необходимо создание стандартных условий при измерении его энерготрат (то есть при измерении величины тепловой энергии, выделяемой организмом в окружающую среду). За стандартные условия приняты такие, при которых энерготраты организма минимальны. Для этого нужно исключить влияние тех факторов, которые усиливают энергообмен (мышечная работа, прием пищи, эмоциональное напряжение, отклонения температуры среды за пределы зоны комфорта и т. д.).
Энерготраты М = Σ Qi бодрствующего организма в условиях исключения действия на него факторов внешней среды, оказывающих влияние на термодинамические процессы в нем, называются основным обменом. По существу, основной обмен — это минимальные энерготраты организма (Mmin).
Величина основного обмена измеряется в состоянии бодрствования (не во время сна), но пациент при этом должен спокойно лежать в постели. Процедура проводится рано утром (в 5—6 ч), когда в соответствии с суточным ритмом интенсивность метаболизма самая низкая. За двое суток до обследования из рациона пациента исключается белковая пища. Измерения проводят натощак (через 12—14 ч) после последнего приема молочно-растительной пищи) в помещении, где поддерживаются условия микроклиматического комфорта (Т=20°—22°С, относительная влажность 50—60%). Величина М измеряется несколько раз для получения статистически достоверного результата. Время исследования не должно превышать 15 мин; но продолжительность самого измерения строго фиксируется. Определив основнойобмен за определенное время, пересчитывают его величину на час, на сутки, на единицу массы тела за единицу времени, на единицу поверхности тела за единицу времени и т. д. в зависимости от задач исследования.
Экспериментальная и клиническая практика давно уже убедила врачей, что величина основного обмена у здоровых людей весьма стабильна и по ней можно уверенно судить о состоянии организма Каждый врач должен помнить эту величину наряду с другими константами человеческого организма.
У здорового мужчины среднего возраста основной обмен составляет чуть больше одной килокалории на килограмм массы в час (1,0- 1,2 ккал • кг-1 • ч-1 ), или 4,5 кДж • кг-1 • ч-1.
При средней массе 70 кг основной обмен, следовательно, составляет около 7800 кДж, или 1800 ккал за сутки, что соответствует мощности в 90 Вт. Нередко величину основного обмена приводят к единице поверхности человеческого тела - 37 ккал • м -2 • ч-1, или 150 кДж м -2 • ч-1, .
У женщин величина основного обмена (на единицу массы или поверхности) на 7—10% ниже, чем у мужчин, по-видимому, вследствие относительно слабого развития мускулатуры. У мускулистых людей основной обмен немного выше, чем у тучных (при одинаковой массе тела).
Основной обмен зависит от возраста: чем старше человек, тем ниже значение основного обмена (у новорожденных — около 300 кДж • м -2 • ч-1, а к 70—80 годам —только 120 кДж • м -2 • ч-1,).
У здоровых людей отклонения от приведенной выше «нормы» основного обмена не превосходят 5—7%. Большие колебания указывают на наличие патологического процесса в организме.
Энерготраты в условиях основного обмена связаны с поддержанием важнейших жизненных функций. Следовательно, в основной обмен вносят вклад все формы использования свободной энергии в организме, о которых говорилось выше. Доля тепловой энергии, образующейся при синтезе АТФ, достигает 50% всего основного обмена, тогда как другую половину его составляет тепло, возникающее при синтезе биополимеров в клетках (23%),поддержание физико-химических градиентов (13%), работа сердца и дыха-
тельных мышц (14%). Приведенное распределение отображено на рис. 1 (в расчете на основной обмен в 1800 ккал-сут -1).
Если посмотреть на распределение энерготрат по органам, оказывается, что в условиях основного обмена 20% их связано с покоящимся мозгом, 25%—с покоящимися скелетными мышцами, 22%—с покоящейся печенью, 8% — с покоящимися почками. Эти числа свидетельствуют об условности термина «покоящийся орган». Жизнь даже в покое связана с выполнениемзначительной работы. Она требует больших затрат свободной энергии.
Все приведенные величины относятся к состоянию покоя. При всяком усилении физиологической активности (при мышечной работе, пищеварении, эмоциях, разнообразных реакциях на любые воздействия и т. д) происходитувеличение энерготрат по сравнению с основным обменом. Кроме того, значительно изменяется структура превращений энергии в организме. Учет интенсивности энерготрат служит одним из основных критериев оценки тяжести физического труда, а следовательно, начисления заработной платы, нормирования пищевых рационов и т. п. При тяжелых физических нагрузках, в том числе при некоторых видах учебно-тренировочной и боевой деятельности войск, энерготраты организма человека могут более чем в 15 раз превосходить величину основного обмена.