Physik für Mediziner, Zahnmediziner und Pharmazeuten SS2000 16.Vorlesung 30.5.2000 1 Prof. Dr. Alois Putzer Zurück zur ersten Seite Plan : Nächste Vorlesungen Heute Wärmeprozesse Mittwoch : Wärmetransport im Körper, Grundumsatz im Experiment Danach : Elektrizität 2 Zurück zur ersten Seite Isobare (gleicher Druck) 3 Zurück zur ersten Seite Isochore (gleiches Volumen) 4 Zurück zur ersten Seite Wärme und Arbeit(1) Q CT cmT Bei Gasen hängt C davon ab, ob bei konstantem Druck (Cp) oder bei konstantem Volumen (CV) gemessen wird. Für ideale Gase gilt Cp - CV = n.R (R = molare Gaskonstante) Hauptsatz der Wärmelehre: Die Erhöhung der inneren Energie (U) ist gleich der Summe der zugeführten Arbeit (W) und Wärmemenge(Q) Δ U Δ W Δ Q; Δ W pΔ V 5 Zurück zur ersten Seite Wärme und Arbeit(2) pV=2/3 W => pVmolar =2/3Wmolar=RT Wmolar = 3/2 RT = 3/2NAkT= NA 1/2 m v² 1/2 mv² = 3/2 kT Gleichverteilungsgesetz: Auf jeden Freiheitsgrad entfällt eine mittlere Energie1/2 kT proTeilchen,d.h. 1/2RT pro Mol Gase 1 Atomige : 3 Freiheitsgrade => CV = 3/2 nR 2 Atomige : 5 Freiheitsgrade Festkörper (Dulong-Petit) 6 molar=3R=24,9J/(mol K) 6Freiheitsgrade=>C Zurück zur ersten Seite Mechanismen zur Wärmeübertragung Wärmeleitung:Transport von kinetischer Energie durch Wechselwirkung zwischen Molekülen, die aber nicht selbst transportiert werden (Analogie zur elektrischen Leitung) Konvektion : Wärmeübertragung verbunden mit Stofftransport. Wärmestrahlung: Emission und Absorption von elektromagnetischer 7 Zurück zur ersten Seite Wärmeleitung 8 Zurück zur ersten Seite Wärmstrahlung Φ ε AT 4 ε= Emissionsgrad σ(Oberflächenbeschaffenheit) = 5,670 10-8 W m-2 T-4 (Stefan-Boltzmann) A=Oberfläche des Körpers 9 Zurück zur ersten Seite Wärme in der Medizin Grundumsatz Wärmetransport im Körper Wärmeabgabe Wärmeregulierung Diagnose (z.B. Mammographie) Therapie 10 Zurück zur ersten Seite Wärmetransport im Körper Temperaturregulationszentrum im Hypotalamus steuert Wärmeabgabe. Energiezufuhr durch Nahrung (Oxydation von Kohlehydraten). Aufbau von energiereichen Verbindungen (Adenosintriphosphat ATP) Transport zu den Zellen, die die Energie benötigen (z.B. kontraktile Proteine in den Muskelfasern). 11 Zurück zur ersten Seite Körpertemperatur (Kerntemperatur) Chemische Prozesse (Stoffwechselvorgänge) sind temperaturabhängig. Tiere und Pflanzen können daher nur innerhalb enger Temperaturgrenzen leben. Für den Menschen gilt: >42 oC Schockwirkung >40 oC Schädigung der Enzyme oC Idealtemperatur (Rektal) 37±0.7 12 o Zurück zur ersten Seite 13 Zurück zur ersten Seite 14 Zurück zur ersten Seite 15 Zurück zur ersten Seite Wärme- und Kältetherapie Wärme Diathermie Koagulation Laserskalpell Kälte Lokalanästhesie Analgetische Wirkung (Entzündungen) Antiphlogistische Wirkung Entfernung von Warzen (N2) Kryochirurgie(Neurochirurgie) Kryokoagulation (Anheften der Retina) 16 Zurück zur ersten Seite