Meccanica dei fluidi, gas, esami, luce, fotoni

Il comportamento dei gas

Nello stato gassoso le particelle sono libere di muoversi in tutte le direzioni in quanto non hanno né forma né volume proprio e quindi le molecole di gas si spargono occupando tutto il volume disponibile. I gas sono comprimibili in quanto i legami intramolecolari tra le particelle sono assenti o molto minimizzati. A volte si può parlare dei gas ideali, che tra l'altro corrispondono al contrario dei gas normali. I gas ideali hanno 4 caratteristiche principali:

1. Le loro particelle hanno volume nullo
2. Le forze attrattive delle particelle sono nulle
3. Le collisioni tra le particelle del gas o tra le particelle del gas e le pareti sono elastiche
4. L'energia cinetica media delle particelle aumenta all'aumentare della temperatura assoluta del gas

Nella realtà, i gas ovviamente non si comportano in questo modo, anzi il loro comportamento è fortemente influenzato dalla pressione, dal volume e dalla temperatura. Per tale motivo alla base del

Comportamento dei gas: si trovano 4 Leggi. La prima è la legge di Boyle, isoterma; la seconda è la prima legge di Gay Lussac, isobara; la terza è la seconda legge di Gay Lussac, isocora; e poi c'è il principio di Avogadro, molto importante perché afferma che nelle stesse condizioni temperatura e pressione, volumi uguali di gas diversi contengono lo stesso numero di molecole, cioè 22,4; quindi ogni 22,4 litri di un gas abbiamo una mole di questo stesso gas, prescindere dal tipo di gas che stiamo considerando. Inoltre un'altra legge molto importante è la legge di Dalton, che afferma che quando 2 o più gas vengono mescolati in un recipiente per dare vita a un altro gas, la pressione totale esercitata da ogni gas è uguale alla somma delle pressioni parziali esercitate dai singoli componenti. Queste leggi comunque vengono applicate anche e soprattutto ai gas ideali, invece una legge che determina il comportamento dei gas reali.

è l’equazione di Van der waals, Che Rappresenta un’estensione dellalegge dei gas perfetti e afferma che PV=nRT.

Una legge fondamentale nel caso di passaggio di un gas attraverso un piccolo foro è la legge diGraham. Questa afferma che la velocità di passaggio del gas è inversamente proporzionale allaradice della massa molecolare del gas, mentre il tempo del passaggio è direttamente proporzionalealla radice quadrata della MM.

Infine di anche la legge di Henry, che afferma che ad una data temperatura, la pressione e lasolubilità di un gas sono direttamente proporzionali e il volume dipende dal tipo di gas. Più lapressione è alta, più aumenta la solubilità. Un esempio è quello dell’embolia gassosa che avvienequando un sub risale in superficie tropo velocemente. Questo avviene a causa dell’azoto presentedel nostro corpo, che in condizioni standard è un gas inerte, ma con

L'aumento della pressione entra in soluzione. Infatti, con l'aumento della pressione, si creano nei vasi sanguigni delle bolle di azoto che non vengono scacciate ma si aggregano formando una grande bolla e ostruendo così il vaso. Il motivo per il quale le bolle non se ne vanno richiama la formula di LaPlace: la pressione interna delle bolle è maggiore della pressione esterna e questo garantisce il mantenimento della struttura.

TEOREMA DELL'IMPULSO ED ECG

Il teorema dell'impulso afferma che l'impulso di una forza F che agisce per un tempo DT è direttamente proporzionale alla variazione di moto della massa a cui la forza stessa è stata applicata. F*DT=m*v

Perché un impulso abbia origine, ovviamente deve avere un punto d'inizio. Nel caso dell'impulso elettrico, questo è rappresentato dalla differenza di potenziale. Infatti, tra l'interno e l'esterno dei nostri cardiociti vi è una grande

La differenza di potenziale, perché all'interno vi sono solo cariche negative mentre all'esterno solo cariche positive, e questo fa sì che ci sia una differenza di potenziale di -70 millivolt. Questa differenza di potenziale, che è anche detta potenziale di membrana, viene mantenuta invariata dalla membrana cellulare che così funge da condensatore.

L'impulso, quindi, in questo caso avviene con la depolarizzazione delle membrane, vale a dire l'inversione delle cariche; infatti, la differenza di potenziale passa da -70 mV a +32 mV e ciò avviene grazie agli ioni positivi sodio e potassio: l'apertura dei canali ionici determinerà l'entrata delle cariche positive all'interno della cellula che così si depolarizzerà, e questa depolarizzazione si propaga in tutta la membrana e poi in tutti i cardiociti circostanti creando così un potenziale d'azione.

La conduzione di questo impulso è studiata dall'ECG.

Che è la registrazione e riproduzione grafica della propagazione dell'impulso elettrico nel cuore. L'ECG si basa sui postulati di Einthoven. Con questi si immagina un cerchio nel torace che ha al centro il cuore, e dentro a questo cerchio si può scrivere un triangolo equilatero, scelto non a caso. Vengono infatti posti degli elettrodi bipolari ai vertici del triangolo, quindi questi verranno posti: 2 di cariche opposte nel braccio destro, 2 di carica negativa nel braccio sinistro e 2 di carica positiva nella caviglia sinistra. È importante questa differenza di cariche perché in questo modo si crea la congiungente tra due elettrodi che forma il cateto. Infatti, grazie alla posizione dei vettori è possibile studiare da ogni punto di vista l'impulso che genera il cuore, che infatti viene a creare una risultante che è un vettore unico applicato al punto di origine che si viene a formare sommando tutte quante le forze elettriche generate.

delle diversecellule del miocardio. Quello che si ottiene della proiezione del vettore risultante sui 3 lati deltriangolo sono 3 valori scalari (scalari perché sono in funzione del tempo) che corrispondono alledifferenze di potenziale registrate nei 3 momenti diversi in un certo intervallo di tempo. Il vettorerisultante viene chiamato asse cardiaco istantaneo medio del cuore, mentre la risultati di tutti gli assielettrici cardiaci e detto asse elettrico cardiaco medio. Le onde che vengono registrate dall’ECGCorrispondono alla proiezione ognuno dei 3 lati del triangolo del vettore risultante applicato nelpunto centrale al campo.Le onde sono rappresentate come delle deflessioni positive se l’onda si muove verso l’elettrodopositivo o negative se l’onda si muove verso l’elettrodo negativo.In condizioni normali si avranno 5 tipi di onde 2 punti nuovo-l’onda P, che corrisponde all’attivazione degli atri,-il complesso QRS costituito da tre

onde che corrispondono all'attivazione dei ventricoli-l'onda R, che rappresenta la depolarizzazione dell'apice del ventricolo sinistro-l'onda S che rappresenta la depolarizzazione della zona basale-l'onda T che rappresenta la ripolarizzazione dei ventricoli ma non è sempre visibile in quanto molto piccola.

L'ONDA SFIGMICA è un'onda meccanica che si propaga sulle pareti del vaso. Essendo un'onda elastica ha bisogno di un mezzo di propagazione, che è costituito dalle pareti del vaso. L'onda sfigmica indica quelle forze che, generate dal miocardio, a loro volta genereranno una contrazione muscolare a livello cardiaco e questo crea l'impulso, cioè la forza che agisce in un determinato intervallo di tempo che fa sì che il cuore si contragga ritmicamente.

Moltiplicando la frequenza per la gittata sistolica (ca. 70cc) si ha la gittata cardiaca. La differenza tra questa e la frequenza cardiaca è che

La gittata sistolica è il volume di sangue pompato da un ventricolo nel corso di una singola contrazione; la frequenza cardiaca invece esprime il numero di battiti cardiaci in un minuto. La quantità di sangue messa in circolo dalla gittata cardiaca è 5/5,5 L al minuto.

ESAME

La Risonanza Magnetica Nucleare è un esame che viene utilizzato per ottenere delle immagini dimensionali di sezioni del corpo umano e per studiare la struttura chimica e fisica dei tessuti nonché le reazioni metaboliche, infatti quest'esame viene solitamente usato per lo studio dei tessuti molli. Per quanto riguarda quest'ultima applicazione, questa esegue degli studi di carattere microscopico su organi o parti selezionate di organismi viventi e di cellule. Nello specifico, la RMN è un tipo di spettroscopia in cui le onde elettromagnetiche che interagiscono con la materia sono delle onde radio di bassa frequenza, dunque con bassa energia. Alla base di essa vi è un

processo di assorbimento di fotoni di energia da parte dei livelli energetici nella materia, molti dei nuclei atomici possiede un momento della quantità di moto e un momento proporzionali. La frequenza della risonanza è anche detta frequenza di precessione di Larmor. Il punto di studio della risonanza magnetica, e nello specifico il punto che deve essere colpito e quindi studiato da parte delle radiazioni, sono i protoni contenuti negli atomi di idrogeno presenti in tutti i composti chimici costituenti i tessuti molli e quindi i liquidi del corpo umano. Infatti è proprio questo il principio sul quale si basa la possibilità di ottenere delle immagini dalla risonanza magnetica: se il materiale da esaminare viene posto in una regione dello spazio in cui vi è un campo magnetico, la frequenza è diversa da punto a punto, e così nello spettro viene codificata l'informazione della distribuzione nello spazio dei nuclei. Dunque il principio della