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做过工,开过荒,教过书,扛过枪,当过干部仍在党,现任公司董事长。业余以探索天地人和谐之道为乐!

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(原创)每人都有一个“瓶”(图)  

2008-10-03 02:17:52|  分类: 健康100岁 |  标签: |举报 |字号 订阅

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我们已经知道,心脏是血液循环系统的枢纽和核心动力机构,从左心室和右心室出发,把血液泵入动脉血管。

血管系统是人体的灌溉网络。从动脉到毛细血管,“合久必分”,就象灌溉渠道,越分越多,越分越细,一直滋润到每一个细胞。每一个细胞排出的“废水”再汇集成静脉的毛细血管。从静脉的毛细血管到静脉,“分久必合”,就象排水渠道,越合越粗,越合越少,直到汇入心脏的右心房和左心房。如下图所示:

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动脉的“河面”最窄,流速也最快。比如主动脉血管的横截面积只有3平方厘米,但其中血液的平均流速高达30cm/s(每秒30厘米)。

静脉的“河面”较宽,流速也比较平缓。比如上下腔静脉血管的横截面积共约18平方厘米,其中的血液平均流速只有5cm/s。

别看毛细血管虽细,但它太多啦,合起来的横截面积总计竟然有900平方厘米之多!相当于边长30cm的正方形管道口径,“河面”最宽啦!但其中的血液流速也最慢,仅有0.1cm/s,也就是每秒钟只前进1毫米!如下图所示:

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可能非专业人士仍然觉得不好理解,周法哲独创了一种解释方法如下:

人体内各级血管都有若干或许多分支,同级血管各个支路之间都是“并联”的关系,可以合并为一段等效的“大血管”,这样,人体的血管网络可以看作“一脉相承”的“一条”管道。

不过,这一条“等效管道”各段的粗细是不均匀的,输入端口径只有3平方厘米,输出端口径却有18平方厘米,而中间各段的口径变化就更大了,最粗的地方横截面积竟有900平方厘米!见上图中的蓝色曲线。

为了大家更直观地理解,周法哲把这一条“等效管道”画成示意图,如下图所示:

(原创)每人都有一个“瓶”(图) - 周法哲 - 周法哲的博客

 

可见大体上是一个“酒瓶形”的管道。心室里的血液从“瓶口”输入管道。与普通酒瓶所不同的是,等效管道的“瓶底”是通透的,与心房连接,管道输出的血液由“瓶底”流回心房。还有,这个“酒瓶”的“肩部”特别宽,横截面积约900平方厘米,大约与成年人的腰围差不多!

如果把血液在血管网络内的流动,视为不可压缩流体在“酒瓶形”等效管道中作定常流动,则根据流体力学理论中的连续性原理,平均流速v与管道横截面积S成反比,即

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(1)

其中C为常量。由上图的“酒瓶形”管道可有:

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(2)

式(1)和(2)表明:在不可压缩流体的定常流动中,单位时间内通过同一流管的任一截面的流体体积相同。这就是流体力学中著名的体积-流量守恒定律。

设流体(如血液)的密度为ρ ,对管道内壁的压强为p,在重力场中的高度为h ,则其伯努利方程为:

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(3)

其中g为重力加速度,C为常量。

从式(3)可见,在血液密度ρ和高度h一定的情况下,流体的势能恒定,如果某种因素造成血管变窄,即S变小,则由式(1)可知血液流速v 会加大,从式(3)知血液对血管内壁的侧压强p会减小,从而不利于血管的扩张,甚至使血管进一步变窄,造成恶性循环。

由此可见,你千万要防止自己的血管变窄哦!可以多运动,少肥胖,避免血管变窄。

关于心脏和血管的知识还有许多,详情且看周法哲的相关博文。

(作者:周法哲2008-10-3于广东)

 

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