Карагандинская государственная медицинская академия
Қосымша Дидактикалық блок
жүктеу/скачать 0,84 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Бернулли принципі
- Пуазейль заңы
- Бүйрек қанайналымы. Бүйрекішілік артериялық қысым
| Қосымша
Дидактикалық блок Мазмұны Пуазейль заңы 6 Бүйрек қанайналымы. Бүйрекішілік артериялық қысым 10 Несептің түзілуі және құрамы 11 Шумақтық сүзілу қысымы 20 Капиллярлық динамика 21 Старлингтің болжамдары және факторлар 22 Каналдық реабсорбция 24 Реабсорбция 27 Бернулли принципі Бернулли теңдеуі Бернулли теңдеуін ағып жатқан сұйықтықтарға қолданылатын энергияның сақталу принципінің тұжырымы ретінде қарастыруға болады. Әдетте "Бернулли эффектісі" терминімен белгіленетін ағынның жылдамдығы жоғарылайтын аймақтардағы сұйықтық қысымының төмендеуі болып табылады. Ағын жолы тарылған кезде қысымның төмендеуі қарама-қайшы болып көрінуі мүмкін, бірақ қысымды энергия тығыздығы ретінде қарастырғанда ол басқаша болып көрінеді. Тарылу арқылы жоғары жылдамдықтағы ағында кинетикалық энергия қысым энергиясы есебінен артуы керек. Тұрақты күйдегі ағын туралы ескерту: Бернулли теңдеуі энергияны үнемдеу және қысым, кинетикалық энергия және потенциалдық энергия идеялары сияқты жалпыға бірдей қабылданған идеялар тұрғысынан тұжырымдалғанымен, оны жоғарыда көрсетілген пішінде қолдану тұрақты күйдегі ағын жағдайларымен шектеледі. Құбыр арқылы өтетін ағын үшін мұндай ағынды ламинарлы ағын деп санауға болады, ол әлі де идеализация болып табылады, бірақ егер ағын ламинарлы болса, онда сұйықтықтың кез келген нүктесіндегі ағынның кинетикалық энергиясын модельдеуге және есептеуге болады. Теңдеудегі көлем бірлігіне келетін кинетикалық энергия Бернулли теңдеуін қолдану үшін қатаң шектеулерді қажет етеді - негізінен сұйықтықтың барлық кинетикалық энергиясы сұйықтықтың тікелей ағыны процесіне тікелей ықпал етеді деген болжам бар. Бұл сұйықтықтың турбуленттілігінің немесе кез келген ретсіз қозғалысының болуы сұйықтықтың құбыр арқылы қозғалуына көмектеспейтін кейбір кинетикалық энергиямен байланысты екенін анық көрсетуі керек. Сондай-ақ, энергияның сақталу заңы әрқашан қолданылғанымен, бұл энергияны талдаудың бұл түрі бұл энергияның өтпелі жағдайларда қалай бөлінетінін сипаттамайтынын айту керек. Бернулли эффектінің жақсы көрінісі - бұл тарылу арқылы өтетін ағын. Бернулли теңдеуінің жоғарыда келтірілген тұжырымында қолданылатын тағы бір жуықтау - сұйық үйкелістен болатын ысыраптарды ескермеу. Құбыр арқылы идеалдандырылған ламинарлы ағынды Пуазейль заңы арқылы модельдеуге болады, ол құбыр бойымен қозғалған кезде қысымның төмендеуіне әкелетін тұтқырлықты қамтиды. Бернулли теңдеуінің жоғарыда келтірілген тұжырымы тарылғаннан кейін қысымның Р1 мәніне оралуын күтуге әкеледі, өйткені радиус бастапқы мәніне оралады. Бұл ретсіз молекулалық қозғалысқа (жылу энергиясы) үйкеліс арқылы белсенді ағын процесінің кейбір энергиясының жоғалуына байланысты болмайды. Дәлірек модельдеуді Бернулли теңдеуін Пуазейль заңымен біріктіру арқылы жасауға болады. Процесті визуализациялауға көмектесетін нақты мысал - тарылған құбыр арқылы өтетін ағынның қысымын бақылау. Пуазейль заңы Ағынның жылдамдығы Q жоғары қысымнан төмен қысымға қарай бағытта болады. Екі нүкте арасындағы қысымның төмендеуі неғұрлым көп болса, ағынның жылдамдығы соғұрлым жоғары болады. Бұл қатынасты келесідей тұжырымдауға болады Q=(P2-P1)/R мұндағы P1 және P2 — құбырдың екі ұшы сияқты екі нүктедегі қысымдар, ал R — ағынның кедергісі. Қарсылық R ағынның жылдамдығына әсер ететін қысымнан басқаның барлығын қамтиды. Мысалы, қысқа құбырға қарағанда ұзын құбыр үшін R артық. Сұйықтықтың тұтқырлығы неғұрлым жоғары болса, R мәні соғұрлым жоғары болады. Турбуленттілік R-ны айтарлықтай арттырады, ал құбыр диаметрінің ұлғаюы R-ны азайтады. Егер тұтқырлық нөлге тең болса, онда сұйықтықта үйкеліс болмайды және ағынға төзімділік те нөлге тең болады. Түтіктегі үйкеліссіз токты (а) сияқты тұтқыр ағынмен салыстыра отырып, тұтқыр сұйықтық үшін жылдамдық шекаралардағы кедергіге байланысты ағынның ортасында ең жоғары екенін көреміз. Табиғи газдың тұтқырлығы аз болғанымен, тұтқырлықтың әсерін Бунзен оттығының жалынынан көре аламыз. а) Егер түтіктегі сұйықтық ағынының елеусіз кедергісі болса, онда бүкіл құбыр бойынша жылдамдық бірдей болады. (b) Тұтқыр сұйықтық құбыр арқылы ағып жатқанда, оның қабырғалардағы жылдамдығы нөлге тең болады, бірте-бірте құбырдың ортасында максимумға дейін артады. (c) Бунзен оттығының жалын пішіні құбырдағы жылдамдық профиліне байланысты. Көлденең құбырдағы тұтқырлығы бар, радиусы r және ұзындығы l бірдей ламинарлы ағынынның R сұйықтық кедергісін, мына өрнек арқылы анықтайды: R = 8ηl/πr4 (Кедергі үшін Пуазейль заңы - түтіктегі сығылмайтын сұйықтықтың ламинарлы ағынына төзімділік) Пуазейльдің R үшін өрнегін оның жақсы мағынасы бар-жоғын білу үшін қарастырайық. Кедергі сұйықтықтың тұтқырлығына және құбырдың l ұзындығына тура пропорционал екенін көреміз. Ақыр соңында, олардың екеуі де пайда болатын үйкеліс мөлшеріне тікелей әсер етеді: олардың біреуі неғұрлым үлкен болса, соғұрлым қарсылық үлкен болады және ағын азаяды. Құбырдың r радиусы кедергіге әсер етеді, бұл қайтадан мағынасы бар, өйткені радиус неғұрлым үлкен болса, ағын соғұрлым үлкен болады (барлық басқа факторлар өзгеріссіз қалады). Бірақ таң қаларлықтай, r Пуазейль заңында төртінші дәрежеге көтерілген. Бұл көрсеткіш құбыр радиусының кез келген өзгерісі кедергіге қатты әсер ететінін білдіреді. Мысалы, құбырдың радиусын екі есе көбейту кедергіні 2^4=16 есе азайтады. Бірге алғанда Q = (P2-P1)/R және R = 8ηl/πr4 ағын жылдамдығының келесі өрнегін береді: Q = (P2 − P1) πr 4/8ηl (құбырдағы сығылмайтын сұйықтықтың ламинарлы ағынының жылдамдығы) Қанайналым жүйесі Пуазейль заңының қолданылуының көптеген мысалдарын ұсынады: қан ағымы қан тамырларының көлемінің және қан қысымының өзгеруімен реттеледі. Қан тамырлары қатты емес, серпімді. Қан ағымын реттеу, ең алдымен, тамырлардың мөлшерін өзгерту арқылы жүзеге асырылады, өйткені кедергі радиусқа өте сезімтал. Қарқынды жаттығулар кезінде қан тамырлары маңызды бұлшықеттер мен мүшелерге қарай таңдамалы түрде кеңейеді, бұл қан қысымының жоғарылауына әкеледі. Бұл жалпы қан ағымының жоғарылауын да, белгілі бір аймақтарға ағынның ұлғаюын да тудырады. Керісінше, тамырлардың радиусының төмендеуі, мүмкін артериялардағы бляшкаларға байланысты, қан ағымын айтарлықтай төмендетуі мүмкін. Егер тамырдың радиусы тек 5%-ға азайса (бастапқы мәнінен 0,95-ке дейін), ағынның жылдамдығы бастапқы мәнінен шамамен (0,95) ^ 4 = 0,81-ге дейін азаяды. Ағынның 19%-ға азаюы радиустың 5%-ға азаюынан туындайды. Дене қан қысымының жоғарылауын 19% өтей алады, бірақ бұл жүрекке және қабырғалары әлсіреген кез келген тамырға қауіп төндіреді. Басқа бір мысал – автомобиль қозғалтқышының майы. Егер сізде май қысымын өлшейтіндатчигі бар көлік болса, мотор суық болған кезде, қысымның жоғары екендігін датчиктен байқайсыз. Суық кезде мотор майының тұтқырлығы жылыға қарағанда жоғары болады, сондықтан бірдей мөлшерде суық майды сору үшін қысым жоғары болуы керек. Пуазейль заңы ұзындығы l және радиусы r құбыр арқылы тұтқырлығы сығылмайтын сұйықтықтың ламинарлы ағынына қолданылады. Ағынның үлкен қысымнан кіші қысымға бағыты. Ағынның жылдамдығы Q қысымның төмендеуіне тура пропорционал (P2-P1) және құбырдың l ұзындығына және сұйықтықтың тұтқырлығына кері пропорционал. Ағынның жылдамдығы радиустың төртінші дәрежесі r^4 болғанда артады. Қысымның төмендеуінің себептері ретінде ағын мен кедергі Құбырдың радиусы барлық жерде бірдей болмайтын күрделі жүйелерде пайда болатын қысымның төмендеуін талдау үшін (P2-P1)=RQ пайдалана аламыз. Коронарлық артерияның бітелуі сияқты тар жерлерде қарсылық кедергісі әлдеқайда жоғары болады. Берілген Q ағыны үшін қысымның төмендеуі түтік ең тар жерде ең үлкен болады. Сонымен қатар, R турбуленттілікке байланысты айтарлықтай артады, ал турбуленттілікті тудыратын тарылу төменгі ағындағы қысымды айтарлықтай төмендетеді. Артериядағы бляшка қысымды, демек, қан ағымын оның кедергісі арқылы да, ол тудыратын турбуленттілік арқылы да төмендетеді. Міне, адамның қанайналым жүйесінің сызбасы, оның негізгі бөлімдеріндегі орташа қан қысымы ересек адамның тыныштық жағдайында болатындығын көрсетеді. Жүректің екі сорғысы, оң және сол қарыншалар арқылы пайда болатын қысым қан тамырлары арқылы қан ағып жатқан кезде олардың қарсыласуымен төмендейді. Сол жақ қарынша қан қысымын көтереді, бұл өкпеден басқа дененің барлық бөліктерінде қан ағымын қозғалысқа келтіреді. Оң жақ қарынша екі үлкен тамырдан төмен қысымды қанды алады және атмосфералық газдармен газ алмасу үшін өкпе арқылы айдайды – қандағы көмірқышқыл газынан құтылады және оттегімен толықтырылады. Артериялардың барған сайын кішірек тамырларға типтік тармақталуы бар бір ғана үлкен мүше схемалық түрде көрсетілген, олардың ішіндегі ең кішісі капиллярлар және кіші веналардың үлкен тамырларға қосылуы. Ұқсас тармақталу дененің әртүрлі мүшелерінде орын алады және қан айналымы жүйесі осы органдарға апаратын артериялар мен олардың ішіндегі капиллярлардың кеңеюі мен тарылуына байланысты олардың ағынын реттеуде айтарлықтай икемділікке ие. Ағынның түтік радиусына сезімталдығы бұл икемділікті ағын жылдамдығының кең ауқымында мүмкін етеді. Қысым айырмашылығы жүректегі екі сорғы арқылы жасалады және тамырлардағы қарсылық арқылы азаяды. Тамырлардың капиллярларға тармақталуы қанның жеке жасушаларға жетуіне және олармен оттегі мен қалдықтар сияқты заттардың алмасуына мүмкіндік береді. Жүйе жеке мүшелерге ағынды реттеудің әсерлі қабілетіне ие, бұл негізінен ыдыстардың диаметрін өзгерту арқылы жүзеге асырылады. Үлкенірек тамырлардың әрбір тармақталуы кішірек тамырларға қан өткізетін түтіктердің жалпы көлденең қимасының ауданын арттырады. Мысалы, көлденең қимасы 1 см ^ 2 артерия әрқайсысының көлденең қимасы 0,5 см ^ 2, барлығы 10 см ^ 2 болатын 20 кіші артерияға тармақталуы мүмкін. Осылайша, қысым толығымен жоғалмауы үшін тармақтардың кедергісі төмендейді. Сонымен қатар, Q=A*v және A (аудан) тармақталу арқылы ұлғайғандықтан, кіші тамырлардағы қанның "v" орташа жылдамдығы төмендейді. Қолқадағы қанның жылдамдығы (диаметрі = 1 см) шамамен 25 см/с, ал капиллярларда (диаметрі 20 микрометр) жылдамдық шамамен 1 мм/с құрайды. Бұл төмендетілген жылдамдық қанның, атап айтқанда, капиллярлар мен альвеолалардың жасушаларымен заттар алмасуына мүмкіндік береді. Сурет: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/ppois3.html#smr Бүйрек қанайналымы. Бүйрекішілік артериялық қысым Бүйрек қан айналымы Бүйрек артериялары қысқа және іштің аортасынан тікелей таралады, сондықтан артериялық қан бүйрекке мүмкіндігінше жоғары қысыммен жеткізіледі. Басқа тамырлы жүйелердегідей, бүйрек перфузиясы бүйрек қан қысымымен және қан тамырларының қан ағымына кедергісімен анықталады. Қолда бар деректер бүйректе жалпы қарсылықтың көп бөлігі шумақтық артериолаларда болатынын көрсетеді. Дәлелдер бойынша бүйректе жалпы кедергілердің көп бөлігі шумақтық гломерулярлық артериолаларда пайда болатындығын көрсетеді. Артериолалардың бұлшықет қабығы симпатикалық тамырды қайта тарылтатын талшықтармен (қан тамырларының тарылуын тудыратын жүйке талшықтары), сондай-ақ аз парасимпатикалық иннервациямен жақсы нервтендірілген. Симпатикалық стимуляция диурезді төмендетеді, тамырлардың тарылуын тудырады. Тамыр қабырғалары айналымдағы адреналин мен норадреналин гормондарына да сезімтал, олардың аз мөлшері эфферентті артериолдарды тарылтады, ал көп мөлшері барлық тамырларды тарылтады. жүктеу/скачать 0,84 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|