4、第四章 液体的流动规律与表面现象

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第一节
理想液体的流动
物态:
物体根据存在的形态分为固态、液态和气态。
流体:
气体与液体没有一定的形状,各部分之 间极易发生相对运动 , 具有流动性 , 因而被 统称为流体。 流体的运动广泛存在于我们的周围及生 命体内.掌握流体的运动规律,有助于理解日 常生活中发生在身边的流体运动现象 , 深入 研究人体的血液循环、呼吸过程以及相关的 医疗仪器设备。本章主要讲解液体。
实验:血压的测量
【目的】
1.判断血压有无异常;2.监测血压变化,间接了解循环系统 的功能状况;3.为诊断、治疗、护理和预防提供依据。
【准备】
1.测量者准备:衣帽整洁,修剪指甲,吸收,戴口罩。2.被 测者准备:了解测量血压的目的、注意事项及配合要点。测 量前15~30min无运动、吸烟、情绪变化等影响血压的因素。 3.用物准备 血压计、听诊器、记录本及笔。如汞柱式血压 计应检查玻璃管有无裂损,水银有无漏出,输气球与橡胶管 有无漏气。4.环境准备 安静、整洁,光线充足。
可压缩性 液体的体积(或密度)随压强大小而变化 的性质,称为液体的可压缩性。例:水在10°C时增 加1atm体积减小1/20000加1atm 体积减小 1/20000 ,速度不同的层与层之间存 黏滞性 实际液体流动时 在阻碍相对运动的内摩擦力,液体的这种性质称为液 体的黏滞性.流速大的层给流速小的层以拉力,流速小 的层给流速大的层以阻力。甘油、糖浆、血液都具有 黏滞性。
脉压:30~40mmHg(4.0~5.3kPa)
平均动脉压:100mmHg(13.3kPa)左右
(1mmHg=0.133kPa 1kPa=7.5mmHg)
(二)异常血压
1.高血压 指正常状态下,成人收缩压≥140mmHg或舒 张压≥90mmHg(关于高血压的标准,目前采用的是 1999年世界卫生组织与国际高血压联盟制定的标准) 2.低血压 指正常状态下,成人收缩压低于90mmHg,舒 张压低于60mmHg,称为低血压。常见于失血、休克、 急性心力衰竭等病人。 3.脉压变化 (1)脉压增大 脉压超过40mmHg。常见于主动脉硬化、 主动脉瓣关闭不全、甲状腺功能亢进等。 (2)脉压减少 脉压低于30mmHg。常见于心包积液、 缩窄性心包炎、心力衰竭等。
πR 4 P Q 8ηL
P 8ηL Q 令 Rf 则 4 称为流阻, πR Rf 常用上式分析心输出量、血压和外周阻力之间的关系。
泊肃叶 (17991869) 法国生理学 家.
高血压的治疗:老年人血管往往硬化,流阻增大,所以 血压升高。可以服用扩张血管的药物,减小流阻,在Q 不变的情况下,血压降低。
第二节 液体的黏滞性
学习目标: 1、理解液体的黏滞性、粘度、泊肃叶定律。 2、了解层流、湍流、牛顿黏滞定律。
一、黏度(牛顿粘滞定律)
如图,先在滴定管中倒入无色甘油,然后在它上面倒入带有 颜色的甘油,结果如下:甘油各部分的流速不同,中间流速 大,越靠近管壁流速越小。
实验发现,流体在流速较小时将作分层平行流动, 这种分层流动,叫做层流或者片流。 任何液体都是有黏滞性的,例如蜂蜜、甘油、血液等。
(三)除病因外影响血压的因素
1.年龄 血压随年龄增加而逐渐增高,并以收缩压升高 更为显著。 2.昼夜与睡眠 凌晨血压最低,然后逐渐升高,到傍 晚血压最高,过度劳累和睡眠不佳时血压可偏高。
3.环境温度 在寒冷坏境中由于末梢血管收缩血压可 上升,高温环境下由于皮肤血管扩张血压可略下降。 4.体位改变 立位血压高于坐位,坐位血压高于卧位, 此种情况与重力引起的代偿机制有关。
一、血液的流动
为了讨论方便,我们将心血管的循环系统简化为如下模型: 心脏收缩时,心 脏内压强骤增,血液 流向动脉;心脏舒张 时,由于心脏内压强 降低,血液流回心脏。 血液总是由心脏到动 脉经毛细血管到静脉, 右心房 再回到心脏。 右心 室
肺循环
体循环
左心房 左心 室
二、血液的流速
根据Q=Sv,绘出人体血流速度分布图如下:
结论:在液体中,流速越大的地方,压强越小; 流速越小的地方,压强越大。
你知道吗?
1、在火车站或地铁站 的站台上,离站台边 缘1m左右的地方标有 一条安全线,乘客必 须站在安全线以外的 地方候车,这是为什 么呢?
2、喷雾器的工作原理(空吸作用)
打气 小孔
小孔处空气流速快,压强小,容器里液 面上方的空气压强大,液体就沿着细管上升, 从管口流出后,受气流的冲击,被喷雾状。
血液在大动 脉中流速最 快,在毛细 血管内流速 最慢。为什 么 ?
30cm/s 速度
900cm2 5cm/s 速度 面积
3cm2 主动脉
1mm/s 毛细血管
18cm2 腔静脉
三、血液的压强
血压:血管内血液对血管壁的压强叫作血压。一般 指动脉血压。 收缩压:血压随着心室的收缩和舒张而发生规律性的变 化,当心脏收缩时,血液射入主动脉,此时动脉管壁所 受到的压力的最高值称为收缩压(也叫高压)。
四、血压计
常见的血压计:汞柱式血压计、弹簧式血压计、电子 血压计。 测压计 输气球及调节空 气压力的阀门
袖带
(1)汞柱式血压计 由玻璃管、标尺、水银槽三部分组成。 血压计盒盖内壁上固定有一根玻璃管,管面上标有双刻度为 0~300mmHg(0~40kPa),每小格相当于2mmHg(0.5kPa), 玻璃管上端和大气相通,其下端和水银槽相通。水银槽内装 有水银,输气球送入空气后,水银由玻璃管底部上升,汞柱 上缘所指即为压力刻度。汞柱式血压计的优点是测得数值较 准确可靠,但较重且玻璃管易碎。 (2)表式血压计 外形似表,呈圆盘状,正面盘上标有刻度及 读数,盘中央有一指针,以指示血压数值。其优点是体积小, 便于携带,但应定期和汞柱式血压计校验。 (3)电子血压计 袖带内有一换能器,有自动采样微电脑控制 数字运算,自动放气程序,数秒钟内可得到血压数值。优点是 清晰直观,使用方便,也可排除测量者听觉不灵敏、噪音干扰 等造成的误差,但需定期校验。
液体的黏滞性
一、 理想液体 不可压缩又无黏滞性的液体。
理想液体是不存在的,它是实际液体的近似,为 了研究问题的方便,它代表实际液体的一种理想化模 型。水和酒精都可以看作理想液体。
二、稳流
一般情况: • • • • 同一时刻: 空间各点流速不同; 同一地点: 不同时刻流速也不相同。
• 特例: • 空间各点的流速不随时间变化, 即稳流。
来自百度文库三节 血液的流动
学习目标: 1、理解血液的流速、血压在各段血管中的分布。 2、掌握水银血压计的构造、测压原理和使用方法。
血液流动的特殊性: 血液由血浆和悬浮在其中的比任 何分子都大得多的血细胞组成,和一般 均匀性黏滞液体不同,血管壁是有弹性 的,而且受神经的控制可改变口径,此 外,血管的分支极多,所以人体血液流 动情况十分复杂。
5.其他 情绪激动、剧烈运动、疼痛、吸烟等均可导 致收缩压升高,舒张压一般无变化。此外,饮料、摄 盐过多、应用药物等对血压也有影响。
高血压水平的定义和分类
中国人平均正常血压参考值
年龄 1620 2125 115 73 110 71 2630 115 75 112 73 3135 117 78 114 74 3640 120 80 116 77 4145 124 81 122 78 4650 128 82 128 79 5155 134 84 134 80 5660 137 84 139 82 6165 148 86 145 83
上式表明,不可压缩的液体稳定流动时,同一管子中 的流速和管子的截面积成反比。
例题
血液循环系统
问题: 动脉、毛细血管血流速度大小如 何考虑? 动脉、毛细 参考数据: 血管血流 ν动 =30cm/s ,ν毛=0.1cm/s 速度大小 主动脉截面 如何考虑 3cm2 ,毛细血管总截面900cm2 ?
因此,输液是针尖处药液的流速比 吊瓶中药液的流速大得多,毛细血管的 总截面积约为主动脉的200—400倍, 所以血液速度较慢。
2、湍流
黏滞性液体在流速不大时,是分层流动的,各层 相对滑动而不相混合。当液体的流速超过一定程度时, 分层流动的状态将被破坏,形成紊乱的流动状态,甚 至形成涡流,并发出声音,这种流动称为湍流,又称 乱流、扰流、紊流。
水中的层流
水中的湍流
香烟烟雾(从层流变到湍流)
湍流的发生还与管道光滑程度、形状、弯曲程度 等有关:转弯、分支处易发生湍流。
全,这些都是导致心悸气短的症状。
心悸气短:高血压会导致心肌肥厚、心脏扩大、心肌梗死、心功能不
失眠:多为入睡困难、早醒、睡眠不踏实、易做噩梦、易惊醒。这与大 肢体麻木:常见手指、脚趾麻木或皮肤如蚁行感,手指不灵活。身体
脑皮质功能紊乱及自主神经功能失调有关。
其他部位也可能出现麻木,还可能感觉异常,甚至半身不遂。
舒张压:当心脏舒张时,动脉管壁弹性回缩,此时动脉 管壁所受到的压力的最低值称为舒张压(也叫低压)。 脉压:收缩压与舒张压之差称为脉压(脉压=收缩压-舒张压) 通常我们测血压右侧与左侧的血压不一样,最高可相差 10毫米汞柱,最低相差不到5毫米汞柱。
(一)正常血压
收缩压:90~140mmHg(12.0~18.6kPa) 舒张压:60~90mmHg(8.0~12.0kPa)
【操作步骤】
操作步骤及说明见P54---55
【注意事项】
1、排除影响血压的因素 ①袖带过宽使大段血管受压, 致搏动音在到达袖带下缘之前已消失,故测得血压值偏 低;袖带过窄测得的血压值偏高。②袖带过紧使血管在 未充气前已受压,测得血压值偏低;袖带过松使橡胶带 呈球状,以致有效测量面积变窄,导致测的血压值偏高。 ③肱动脉高于心脏水平,测的血压值偏低,肱动脉低于 心脏水平,测的血压值偏高。④视线低于汞柱,使血压 读数偏高;视线高于汞柱,使血压读数偏低。 2、发现血压异常或听不清时,应重新测量。重测时, 应先将袖带内空气驱尽,汞柱降至“0”点,稍待片刻后 在测量,一般连测2~3次,取其最低值,必要时可行双 侧肢体血压测量对照。
特点:湍流区别于层流的特性之一是它能发出声音,医生 利用听诊器可以辨别血流是否正常,从而判别心脏疾病。
动脉粥样硬化病变好发于动脉分支、弯曲部位,因为 血液在这些部位容易发生湍流。
二、泊肃叶公式
黏滞液体在管中层流时,流量与管两 端的压强差、管半径的四次方成正比,与 管长、液体的黏度成反比。这个规律是法 国医生泊肃叶通过实验得出的,所以称为 泊肃叶公式,也叫泊肃叶定律。 泊肃叶公式
收缩压 115 (男) 舒张压 73 (男) 收缩压 110 (女) 舒张压 70 (女)
高血压六大危险信号
剧烈,同时又恶心作呕,就可能是向恶性高血压转化的信号。
头疼:部位多在后脑,并伴有恶心、呕吐感。若经常感到头痛,而且很
眩晕:女性患者出现较多,可能会在突然蹲下或起立时发作。
耳鸣:双耳耳鸣,持续时间较长。
1、黏滞性
液体层流时,相邻两层间有相对运动,速度大的一层 给速度小的一层以拉力,速度小的一层给速度大的一层以 阻力,这一对力叫作内摩擦力。由于内摩擦力的存在而使 液体内部各部分之间具有相互牵制的性质,叫作液体的黏 滞性。 黏度是表示液体黏滞性大小的物理量。它的值的大小 取决于液体的种类和温度。不同的液体,黏度不同;而同 一种液体的黏度一般随温度的升高而减小。比如沥青、花 生油等,温度低黏度大,温度高黏度小。见P49表4---1 血液的黏度很大,约为水的4---5倍,血液的粘滞性主要 是有悬浮的血细胞决定的,当血细胞数量发生变化时,血液 的黏度就会发生变化。所以,测量血液的黏度,对诊断某些 疾病有所帮助,测定液体的黏度也是检验药品的方法之一。
五、液体流速与压强的关系
手握两张纸,让纸自然下垂, 在两张纸中间向下吹气,猜想两 张纸将怎样运动。
结论:在气体中,流速大 的地方,压强小; 流速小的地方,压强大。
一次海难
1912年秋天,远洋航轮 “奥林匹克”号与铁甲巡洋 舰同向航行,但是当二船平 行的时候,突然小船竟然扭 头几乎笔直地向大船冲来, 结果小船把“奥林匹克”的 船舷撞了一个大洞。
三、 流量 单位时间内通过某一横截面的液体的体积。
Q sv
四、连续性原理 • 条件:稳定流动,不可压缩。
s1 v1 s2 v2
对于不可压缩的液体来说,在同一管中稳定流动时,任 意一处横截面积和该处液体流速的乘积是一个恒量。这一 结论叫作液体的连续性原理。
v 1 / v 2 s2 /s 1
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