FÍSICA DE LOS GASES

Principios físicos

Los gases se distinguen de otros estados por su capacidad de expandirse sin límites, para llenar el espacio disponible y ejercer una presión uniforme sobre todas las superficies

VOLUMEN PRESIÓN DENTRO DEL VOLUMEN.

Determinada por la frecuencia de colisión de las moléculas contra las paredes del recipiente

TEMPERATURA. Determina la velocidad de movimiento

El volumen es el espacio que ocupa un gas y se mide en centímetros cúbicos o mililitros

La presión se define como una fuerza por unidad de superficie , Se obtiene a través de la medida de altura a la cual la fuerza puede sostener una columna de mercurio (mmHg)

La temperatura es la cuantificación del calor de las moléculas gaseosas en constante movimiento, mediante el termómetro que mide un cambio de volumen en respuesta a un cambio de calor.

Cuando la masa se mide en relación con la fuerza de gravedad se denomina PESO. El cual se calcula por el número de Abogadro (6.023 x 1023 moléculas por 1g)

Leyes de los gases

Ley del gas perfecto

Ley de Boyle

Ley de Charles

Ley de Gay- Lussac

Ley de Dalton

Ley de Graham

Ley del gas perfecto

Mientras el número de moléculas (n) se mantenga constante y las relaciones(R) se mantengan proporcionales, las relaciones entre presión (P), volumen (V) y temperatura (T) son predecibles

nR = P x V / T

Ley de Boyle

A una temperatura constante, la presión varía inversamente con el volumen:

T = P×V

A mayor presión menor volumen

Ley de Charles

Si la presión es constante, el volumen y la temperatura varían en forma directamente proporcional:

P = T / V

A mayor temperatura mayor volumen 

Ley de Gay - Lussac

Si el volumen es constante, la temperatura y la presión varían en forma directamente proporcional:

V = T / P

Ley de Dalton

En una mezcla de gases cada gas ejerce la presión que ejercería si ocupara por sí solo todo el volumen.

Ley de Graham

Los índices de difusión a través de orificios o de membranas son inversamente proporcionales a la raíz cuadrada del peso molecular

EL AIRE O GAS AMBIENTE

La atmósfera está compuesta de una mezcla de moléculas de gases que se denomina aire o gas ambiente

Presión atmosférica a nivel del mar es de 760mmHg la cual varía según la altura

La presión atmosférica disminuye a mayor altura y determina la PO2 del aire ambiente.

Según la Ley de Dalton. “LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA TOTAL RESULTA DE LA SUMA DE LAS PRESIONES INDIVIDUALES DE LOS GASES MEZCLADOS QUE CONSTITUYEN EL AIRE, Y CADA UNA DE ESAS PRESIONES ACTÚA DE MANERA INDEPENDIENTE”

La presión parcial de un gas se mantiene sin cambios, y es independiente de la presión parcial de otros gases de la misma mezcla.

Aire atmosférico

El 21% del aire esta compuesto por oxígeno, a nivel del mar la PO2 es el 21% de 760mmHg )(159mmHg)

La concentración del bióxido de carbono es tan baja, que puede ser considerada como cero.

El nitrógeno del aire es un gas metabólicamente inerte

Presión de vapor de agua

En forma gaseosa el agua se denomina VAPOR DE AGUA o agua molecular y se hace referencia a ella como humedad,Cuando existe en una mezcla de gases sigue sus leyes y ejerce una presión parcialA la temperatura corporal el gas alveolar contiene 100% humedad y el gas alveolar ideal tiene una presión de vapor de agua de 47 mmHg

Difusión

El Movimiento constante molecular hace que se desplacen de un lugar de mayor concentración hacia el de menor concentración

A mayor diferencia de presión mas rápido será el movimiento neto

Cada gas se mueve de acuerdo con su propio gradiente de presión sin importar la actividad de los demás gases de la muestra

Se detiene cuando las presiones parciales son iguales en ambos lados (Equilibrio dinámico)

Solubilidad LEY DE HENRYCuando Se expone un líquido a la atmósfera, las moléculas del gas de la atmósfera penetran en el líquido y se mantienen en solución si no hay combinación con los componentes del líquido.

Las moléculas del gas entran y salen del líquido hasta que haya equilibrio

La presión de los gases disueltos en el líquido será entonces igual a la presión de los gases en la atmósfera, o sea que las presiones parciales, de los gases líquidos son iguales a las presiones parciales de los gases atmosféricos

La sangre venosa tiene PCO2 de 46 mm Hg y PO2 de 40 mm Hg. El aire ambiente tiene PCO2 de 0 y PO2 de 159 mm Hg. Por consiguiente, el CO2 saldría hacia la atmósfera, y el oxígeno entraría

de la atmósfera a la sangre

AIRE O GAS ALVEOLAR A nivel del alvéolo se produce

paso de oxígeno hacia la sangre y salida de CO2 hacia el aire.

El aire del alvéolo es constantemente renovado por la inspiración y la espiración

El aire alveolar difiere de su composición del aire atmosférico

El paso de gases a través de la membrana o intercambio de gases, se hace por el proceso de disfusión alveolocapilar, de acuerdo con los gradientes de presión .

GASES SÉRICOS La difusión alveolar es inmediata para el CO2 La difusión del oxígeno es más lenta debido a que su solubilidad es mucho

menor, y no se alcanza a producir equilibrio total Esta diferencia de 5 mm Hg, debido a la lenta difusión y menor solubilidad

del oxígeno La diferencia (AaDO2) se debe, además, al “shunt” normal , a nivel del

mar es de 5 a 10 mm Hg

La respiración es el fenómeno de captación de oxígeno y de eliminación de CO2.

Es la “arterialización” de la sangre, que ocurre en una fracción de segundo, durante el paso de sangre venosa por el capilar pulmonar, y su exposición al aire alveolar a través de la membrana alvéolo-capilar.

Los gradientes de presión y bajo nivel de pH tisular ácido hace que se produzca intercambio de gases.

REGULACIÓN ÁCIDO-BASE

El CO2 entra en la sangre y el Co2 en solución , mantiene una relación directa con el ácido carbónico (H2CO3)

La medición de PaCO2 equivale a la medición de la concentración plasmática de ácido carbónico.

El ácido carbónico es un ácido muy volátil que facilmente se convierte de líquido a gas.

Su regulación es muy rápida por el mecanismo respiratorio. Cualquier cambio de concentración plasmática de H2CO3 se debe a función respiratoria

El ácido carbónico a su vez, reacciona en solución así:H2CO3 ----- H+ + HCO–3

La presencia de iones hidrógeno disociados (H+) en una solución depende

de la disponibilidad de “buffers” o amortiguadores.Henderson expresó esta relación así:

H+ = K × A/ B

Cuando el CO2, que proviene del metabolismo de los tejidos, entra al capilar y se disuelve en el agua del plasma (dCO2), se produce la siguiente reacción:

H2O+dCO2 -------- H2CO3 -------- H+HCO– 3

Su regulación se hace por dos mecanismos:a) pulmonar, por regulación del CO2;b) renal, por regulación del bicarbonato (HCO–3)

La relación entre la concentración de bicarbonato del plasma y la concentración del ácido carbónico del plasma determina el pH de la sangre.

La actividad de los iones hidrógeno está gobernada por la relación de los“buffers” o amortiguadores sanguíneos, o sea de los ácidos y las bases