Dijagram volumenskog pritiska

**Dijagram volumenskog pritiska** –  poznat i kao  **PV dijagram** ili  **petlja volumenskog pritiska** i **indikatorski dijagram**  – termini su koji se upotrebljavaju u opisu odgovarajućih promjene u volumenu i pritisku  u datom  sistemu.  Obično se upotrebljavaju u  termodinamici, kardiovaskularnoj fiziologiji i respiratornoj fiziologiji, tj.  fiziologiji disanja.

Ovi dijagrami, izvorno zvani  **indikatorski dijagrami**, razvijeni su u 18. stoljeću kao alat za razumijevanje učinkovitosti parnih mašina.

## Opis
PV dijagram iscrtava promjene pritiska *P* u odnosu na volumen *V* za neke termodinamički proces ili procese. U termodinamici,  obično skup procesa formira ciklus, tako da po njegovom  završetku nije bilo neto promjene u termodinamičkom stanju sistema, tj. uređaj se vraća na početni položaj.
 
Slika prikazuje osobine tipskog PV dijagrama. Istaknut je niz brojeva stanja (1 do 4).. Put između svakog stanja se sastoji od nekog procesa (od A do D) koji mijenja pritisak ili volumen sistema (ili oboje)
none|230px|Generalizirani PV dijagram
Ključno obilježje dijagrama je da se količina utrošene energije ili primljene u sistem kao rad,  može procijeniti kao područje ispod krivulje na grafikonu. Za ciklični dijagram, neto rad  je ono  što *zatvara* krivulja. U primjeru na slici, procesi 1-2-3 proizvode radni  učinak, ali procesi iz 3-4-1 zahtijevaju manji unos energije da se vrate na početnu poziciju/stanje; tako je neto rad razlika između ta dva.

Treba uočiti  da je ovaj broj   vrlo idealiziran; prikazuje procese u pravom uređaju  koji ima tendenciju da ispoljavaju  složeniji oblik PV krive. (Pogledajte poglavlje Primjena, ispod).

## Historija
thumb|right|Wattov indikatorski dijagram
thumb|right|Richardov indikatorski instrument iz1875.

PV dijagram, zvani i  indikatorski dijagram,  razvili su  James Watt i njegov uposlenik John Southern (1758.-1815.) poboljšaju efikasnost  motora. U 1796.,  Southern  razvio je  jednostavnu, ali kritičnu, tehniku za generiranje dijagrame,  fiksiranjem postolja kako bi se klip mogao  kretati, čime je  trasirana osa  "volumena", dok je pisač, pričvršćen na manometar, premješten pod pravim uglom na klip,  za trasiranje "pritiska".
Mjerač je  omogućio Wattu izračunavanje rada pare,  istovremeno osiguravajući da pritisak padne na nulu do kraja hoda, čime se osigurava da se iscrpin sva  korisna energija . Ukupan rad može se izračunati iz područja između "volumenske" osi i prateće  linije. Ovu drugu pojavu je ostvario Davies Gilbert već 1792., a iskoristio Jonathan Hornblower u parnicama  protiv Watt preko patenta u različitim varijantama. Daniel Bernoulli je također imao uvid u metod proračuna rada.

Watt je koristio dijagram za radikalne poboljšanje performansi parnih motora i to dugo držao kao poslovnu tajnu. Iako je iznio u javnost,  u pismu  časopisu *Quarterly Journal of Science* 1822., to je ostalo pomalo nejasno.  Samo je John Farey, Jr. uspio da ga vidi i  koristi, a vjerovatno Wattovi  ljudi, kada je u posjeti Rusiju, 1826. godine.

U 1834., Émile Clapeyron  upotrebio je dijagram pritiska protiv volumena za ilustraciju i rasvijetljavanje  Carnotovog ciklusa, uzdižući ga na centralno mjesto u proučavanju termodinamike.

Kasniji instrumenat koriste papir omotan oko cilindričnog bureta sa pozicijom pritiska unutar njega, rotaciju bureta zajedno sa klipom ukrštenenog  sa opterećenjem –  ili oprugom zategnutom  žicom.
U  1869.,  britanski pomorski inženjer Nikola Procter Burgh je napisao cijelu knjiga o dijagramu indikatora,  objašnjavajući uređaj  korak po korak. On je primijetio da je "veoma veliki broj mladih članova inženjerke struke pogledao indikatorski dijagramski kao misteriozni proizvod".

## Primjena
### Termodinamika
PV dijagrami mogu se koristiti za procjenu neto rada koji obavlja termodinamički ciklus. Neto rad je područje zatvorene krivulje PV u dijagramu. Ova upotreba potiče od razvoja indikatorskog dijagrama koji su korišteni za procjenu performansi lokomotiva. Naime, dijagram bilježi pritisak pare u odnosu na njen volumen  u cilindru, kroz koju klipni ciklus pokreće lokomotivu. Dijagram omogućava proračun izvedenog  rada i na taj način može pružiti mjeru snage koju proizvodi motor.
none|450px||Indikatorski dijagram za parnu lokomotivu
Za tačno izračunavanje  rada po ovom sistemu potrebno je izračunati integral pritiska u odnosu na volumen.  Ovo se često može brzo izračunati pomoću dijagrama PV,  jer je jednostavno područje zatvoreno  ciklusom.

Treba imatui na umu da  će u nekim slučajevima na X-osi, umjesto volumena, biti ucrtana specifična zapremina; u tom slučaju području ispod krivulje predstavlja rad po jedinici mase radnog fluida (tj. J/kg)

### Medicina
U  kardiovaskularnoj fiziologiji,  ovaj diagram se često primjenjuje na  lijevu komoru i može se mapirati za konkretne događaje srčanog ciklusa. studije PV petlje su naširoko koriste u osnovnim  i pretkliničkim biomedicinskim istraživanjima, u karakterizaciji  performansi netaknutog srca u različitim situacijijama (efekt lijeka, bolesti, karakterizacija sojeva miševa),
Slijed događaja koji  se dešavaju u svakom srčanom ciklusu je kako slijedi. Slika lijevo pokazuje PV petlju pravog eksperimenta; slova označavaju tačke.

PV loop example of left ventricle.svg|Primjer dijagrama PV petlje lijeve mišje komore
Diagram of the human heart (cropped) bs.svg|Srce čovjeka

* **A**  je  dijastolna tačka, u kojoj počinje kontrakcija. Pritisak počinje da raste, postaje brzo veći od pretkomorskog  pritiska, a mitralni zalisci se zatvaraju. Dok je  pritisak niži od aortnog, aortni zalistak je zatvoren.
* Segment **AB** je faza kontrakcije. S obzirom dasu  zalisci zatvoreni, volumen je konstantan. Iz tog razloga, ova faza se zove izovolumenska kontrakcija.
*Na tački  **B**, pritisak postaje veći od aortnog pritiska i otvara aortni zalistak, pokrećući istiskivanje.
* **BC** je faza istiskivanja pa se volumen  smanjuje.  Na kraju ove faze, pritisak se ponovo smanjuje i pada ispod aortnog pritiska. Aortni zalistak se zatvara.
* Tačka  **C**  je  krajnja sistolna tačka.
* Segment **CD**   je izovolumensko opuštanje.  Tokom ove faze pritisak nastavlja opadati. Mitralni i aortni zalistak  su zatvoreni, tako da je volumen konstantan.
* Na tački  **D**  pritisal opada ispod pretkomorskog pritiska i mitralno zalistak se otvara, pokrećući punjenje komore.
* **DA**  je period dijastolskog punjenja.  Tok krvi  je usmjeren  od lijrve pretkomore do lijeve komore. Kontrakcija pretkomore kompletira punjenje komore. 
Kao što se može vidjeti, PV petlja se formira oko pravokutnog oblika i svaka petlja je formirana u pravcu  koji je suprotan kazaljkama na satu.
Vrlo korisne informacije mogu se  izvesti ispitivanjem i analizom pojedinačnih petlji ili niza petlji, naprimjer:
* horizontalna udaljenost između uglova gornjem lijevom i donjem desnom uglu svake petlje je udarni volumen;
* linija priključka u gornjem lijevom uglu nekoliko petlji je kontraktilno ili inotropno stanje.
;Vidi vanjske  linkove za mnogo preciznije predstavljanje.

## Također pogledajte
* Dijagram temperaturne entropije
* Wiggersov dijagram
* Udarni volumen

## Reference
## Dopunska literatura
*
* 
*Pacey, A. J. & Fisher, S. J. (1967) "Daniel Bernoulli and the *vis viva* of compressed air", *The British Journal for the History of Science* **3** (4), p.&nbsp;388–392, 
*British Transport Commission (1957) *Handbook for Railway Steam Locomotive Enginemen*, London : B.T.C.,  p.&nbsp;81, (facsimile copy publ. Ian Allan (1977), )

## Vanjski  linkovi 
* 
* Diagram at hofstra.edu
* Diagram at cvphysiology.com
* Interactive demonstration at davidson.edu 
* 

Kategorija:Termodinamika
Kategorija:Dijagrami
Kategorija:Pretvaranje energije
Kategorija:Klipni motori
Kategorija:Snaga pare