Fiziksel difüzyon yasaları uyarınca; bir gazın difüzyon hızı molekül ağırlığının karekökü … — TUS - Tıpta Uzmanlık Sınavı

Fiziksel difüzyon yasaları uyarınca; bir gazın difüzyon hızı molekül ağırlığının karekökü ile ters orantılıdır (Graham Yasası). Bu kurala göre oksijenin ( $O_2$ , $MW=32$ ) karbondioksite ( $CO_2$ , $MW=44$ ) kıyasla kütlesel olarak yaklaşık $1.17$ kat daha hızlı difüze olması gerekirken; fizyolojik koşullarda $CO_2$ difüzyon hızının $O_2$ 'den yaklaşık $20$ kat daha fazla olduğu bilinmektedir. Gazların alveolo-kapiller membran boyunca difüzyon dinamikleri dikkate alındığında, bu belirgin farkın temel nedeni aşağıdakilerden hangisidir?

$CO_2$ 'nin Henry Yasası uyarınca sıvı fazdaki çözünürlüğünün $O_2$ 'den yaklaşık $24$ kat fazla olmasıCevap
B
$CO_2$ 'nin alveolo-kapiller membrandaki parsiyel basınç gradyanının ( $\Delta P$ ), $O_2$ 'den yaklaşık $20$ kat yüksek olması
C
Graham Yasası'nın sadece gaz fazında geçerli olması, membran gibi sıvı-lipit ortamlarda ise sadece parsiyel basınç farkının belirleyici olması
D
$CO_2$ 'nin molekül ağırlığının ( $44$ g/mol), oksijenin molekül ağırlığından ( $32$ g/mol) daha küçük olması
E
Difüzyon hızının Fick Yasası uyarınca membran kalınlığı ( $T$ ) ile doğru orantılı bir ilişki göstermesi

Cevap

CO2'nin Henry Yasası uyarınca sıvı fazdaki çözünürlüğünün O2'den yaklaşık 24 kat fazla olması

Gazların alveolo-kapiller membran gibi dokulardan (sıvı faz) geçiş hızı difüzyon katsayısına (

D

) bağlıdır. Bu katsayı, gazın çözünürlüğü ile doğru, molekül ağırlığının karekökü ile ters orantılıdır. Oksijen kütlesel olarak avantajlı olsa da, karbondioksitin çözünürlüğü oksijenden yaklaşık 24 kat daha fazladır. Bu devasa çözünürlük farkı, kütle dezavantajını fazlasıyla telafi ederek karbondioksitin net difüzyon hızını oksijenin 20 katına çıkarır.

Adım Adım Çözüm

Graham Yasası'nın analizi (

1/\sqrt{MW}

)

O_2

için

1/\sqrt{32} \approx 0.176

CO_2

için

1/\sqrt{44} \approx 0.150

. Oran:

0.176 / 0.150 \approx 1.17

Molekül ağırlığına göre oksijenin daha hızlı olması gerektiğini anlamak için.

Henry Yasası'nın (Çözünürlük) etkisinin eklenmesi

CO_2

'nin membran sıvısındaki çözünürlüğü

O_2

'den

24

kat fazladır.

Sıvı-dokulardaki difüzyonun sadece kütleye değil çözünürlüğe de bağlı olduğunu görmek için.

Net Difüzyon Katsayısı (

D

) hesaplaması

D_{CO2} / D_{O2} = (S_{CO2} / S_{O2}) \times \sqrt{MW_{O2} / MW_{CO2}} = 24 \times (1 / 1.17) \approx 20.4

İki yasanın bileşke etkisinin fizyolojik gerçekliği nasıl oluşturduğunu kanıtlamak için.

Anahtar Kavram

Fick Difüzyon Katsayısı (

D

), Henry Yasası (Çözünürlük) ve Graham Yasası'nın (Molekül Ağırlığı) bileşkesidir.

Soru

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Konular

Bu konudan daha fazla soru