Physik für Mediziner, Zahnmediziner und Pharmazeuten SS2000 16 Physik für Mediziner, Zahnmediziner und Pharmazeuten SS2000 16.Vorlesung 30.5.2000 Prof. Dr. Alois Putzer

Plan : Nächste Vorlesungen Heute Wärmeprozesse im Körper, Grundumsatz Mittwoch : Wärmetransport im Experiment Danach : Elektrizität

Isobare (gleicher Druck)

Isochore (gleiches Volumen)

Wärme und Arbeit(1) 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)

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) 6Freiheitsgrade=>Cmolar=3R=24,9J/(mol K)

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 Strahlung (auch im Vakuum möglich).

Wärmeleitung

Wärmstrahlung = 5,670 10-8 W m-2 T-4 (Stefan-Boltzmann) = Emissionsgrad (Oberflächenbeschaffenheit) = 5,670 10-8 W m-2 T-4 (Stefan-Boltzmann) A=Oberfläche des Körpers

Wärme in der Medizin Grundumsatz Wärmetransport im Körper Wärmeabgabe Wärmeregulierung Diagnose (z.B. Mammographie) Therapie

Wärmetransport im Körper Temperaturregulationszentrum im Hypotalamus steuert Wärmeabgabe. Energiezufuhr durch Nahrung (Oxydation von Kohlehydraten). Aufbau von energiereichen Verbin-dungen (Adenosintriphosphat ATP) Transport zu den Zellen, die die Energie benötigen (z.B. kontraktile Proteine in den Muskelfasern).

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 37±0.7 oC Idealtemperatur (Rektal) <26 oC Herzflimmern

Wärme- und Kältetherapie Diathermie Koagulation Laserskalpell Kälte Lokalanästhesie Analgetische Wirkung (Entzündungen) Antiphlogistische Wirkung Entfernung von Warzen (N2) Kryochirurgie(Neurochirurgie) Kryokoagulation (Anheften der Retina)