Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Шмидт-Ниельсен К. -> "Физиология животных. Приспособление и среда" -> 66

Физиология животных. Приспособление и среда - Шмидт-Ниельсен К.

Шмидт-Ниельсен К. Физиология животных. Приспособление и среда. Под редакцией Крепса Е. М. — М.: Мир, 1982. — 416 c.
Скачать (прямая ссылка): fizjuv1982.djvu
Предыдущая << 1 .. 60 61 62 63 64 65 < 66 > 67 68 69 70 71 72 .. 173 >> Следующая


E'=p+pgh+p^, (2)

где р •— плотность жидкости.

В случае течения жидкости по горизонтальной трубе урав-не-ние можно существенно упростить. Так как гравитационная потенциальная энергия от одного конца трубы к другому не меняется, соответствующий член остается постоянным, и его можно опустить. Кроме того, поскольку плотность жидкости тоже постоянна, эту константу можно исключить, так что в результате мы получим

Е'схр + ^-. (3)

Если жидкость течет в трубе без трения, удельная энергия жидкости (E') должна оставаться постоянной, так что при изменениях скорости (и), связанных с изменением диаметра, давление должно изменяться в противоположном направлении, т. е.

A-?=-A/7. (4)

Теперь рассмотрим трубу постоянного диаметра, в которой есть трение. При постоянном диаметре скорость (и) остается постоянной. Из-за сопротивления течению на продвижение воды через трубу должна затрачиваться энергия, и ее потери должны выражаться в падении давления (р), как это показано на рис. 4.11. Энергия, теряющаяся из-за трения, рассеивается в виде тепла, что проявляется в повышении температуры жидкости, однако в случае потока крови это несущественно.

Если диаметр трубы изменяется, то должна изменяться и скорость течения (и). Если труба горизонтальна, гравитационный

у»

164 Глава 4. Кровообращение

член в уравнении (2) опять-таки можно опустить. Теперь представим себе на минуту, что энергия не рассеивается в результате трения и ее удельное содержание остается постоянным. Тогда мы увидим, что скорость и давление будут изменяться в противопо-

-» "

Рис. 4.11. Когда жидкость течет по горизонтальной трубе, сопротивление приводит к постоянному уменьшению давления по длине трубы.

ложных направлениях, согласно выражению (4), которое означает, что при возрастании скорости давление в жидкости должно падать. Для трубы с трением соответствующие изменения показаны на рис. 4.12.

=Г-:

Рис. 4.12. Когда жидкость протекает через узкий участок трубы, скорость ее движения возрастает. Увеличение скорости сопровождается снижением давления.

Часто утверждают, что жидкость всегда течет по направлению от большего давления к меньшему. Рис. 4.12 показывает, что это не всегда так, поскольку в более узкой части трубы давление меньше, чем далее вниз по течению. На самом деле жидкость всегда течет от точки, где ее общая энергия больше, к точке, где ее общая энергия меньше.

В предыдущем обсуждении мы игнорировали гравитационный член в уравнении (2). Если мы имеем U-образную трубку вроде изображенной на рис. 4.13, то в покое жидкость в ней будет иметь одну и ту же удельную энергию во всех участках. Хотя давление

Кровообращение у позвоночных 165

в нижней (горизонтальной) части трубки больше, чем в вертикальных частях, жидкость не течет. Обратившись к уравнению (2),. мы увидим, что с уменьшением высоты (h) гравитационная потенциальная энергия на единицу объема (pgh) уменьшается и со-

Рис. 4.13. Жидкость в U-образной трубке остается в покое. В результате воз* действия силы тяжести на жидкость давление в нижней части трубки выше, чем в вертикальных участках.

ответственно должна возрастать энергия давления (р). Мы связываем это увеличение энергии давления с гидростатическим дав*-лением жидкости, понимая под этим выражением увеличение давления с глубиной по отношению к давлению на поверхности.

КРОВЯНОЕ ДАВЛЕНИЕ

Посмотрим, как можно применить описанные выше принципы. В ступнях ног у человека венозное давление повышено за счет высоты столба крови (рис. 4.14). Артериальное давление здесь тоже превышает давление в сердце — также в соответствии с весом столба крови. Высокое давление в венозной системе ног растягивает вены, поэтому сокращение мышц и действие венозных клапанов становится существенной подмогой для возвращения крови к сердцу.

Другое следствие наличия гравитационного члена — это то, что для снабжения кровью головы необходимо определенное артериальное давление. Из-за влияния гравитации артериальное кровяное давление в голове снижено примерно до 50 мм рт. ст. (7 кПа). У жирафа, который держит голову на высоте около 2 м над уровнем сердца, давление, необходимое для кровоснабжения мозга, намного выше, чем у человека.

Ї66 Глава 4. Кровообращение

Измерения кровяного давления у жирафа показали, что систолическое давление доходит у него до 260 мм рт. ст. (35 кПа) (Van Citters et al., 1968). (У человека нормальное систолическое давление около 100 мм рт. ст., или 13 кПа.) Чтобы выдерживать столь высокие давления, артерии у жирафа имеют необычайно

Артериальное давление Артериальное

(+88 мм рт. ст.)

Рис. 4.14. Артериальное и венозное давление у человека при различном положении тела. Цифрами указано давление в разных точках по отношению к давленню в правом предсердии (1 мм рт. ст.=0,13 кПа). (Burton, 1972.)

толстые стенки, а венозная система везде оснащена клапанами, которые облегчают возвращение крови из конечностей. Когда жираф высотой 4,5 м опускает голову, чтобы напиться, клапаны в шейных венах препятствуют обратному притоку крови к голове и возрастанию гидростатического давления в мозгу, которое иначе произошло бы при опускании головы.
Предыдущая << 1 .. 60 61 62 63 64 65 < 66 > 67 68 69 70 71 72 .. 173 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed