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Lungenkreislauf und Austausch der Atemgase

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Der Austausch der Atemgase folgt sowohl in der Lunge als auch in den Geweben den Diffusionsgesetzen, die von dem Wurzburger Physiologen Fick bereits vor uber 100 Jahren mathematisch formuliert wurden (Fick, 1855). Unter Diffusion verstehen wir bekanntlich einen Ausgleichsvorgang, bei dem nach dem 2. Hauptsatz der Thermodynamik Molekule vom Ort hoherer Konzentration zu einem Ort niederer Konzentration transportiert werden. Die Transportenergie ist dabei die kinetische Energie der Molekule selbst, die bei ihren Bewegungen in allen Richtungen Zusammenstose erfahren, wobei jedoch wegen der unterschiedlichen Dichte die Haufigkeit der Kollisionen in Richtung der abnehmenden Konzentration am geringsten ist. Auf diese Weise erfolgt eine Molekulverschiebung so lange, bis ein Konzentrationsausgleich hergestellt ist. Das System geht von einem unwahrscheinlichen in einen wahrscheinlichen Zustand uber, oder, anders formuliert, die Entropie strebt einem Maximalwert zu.