Какое давление измеряется в сосуде

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 21 июня 2020; проверки требуют 7 правок.

Гидростатическое давление – давление столба жидкости над условным уровнем.

Благодаря полной удобоподвижности своих частиц капельные и газообразные жидкости, находясь в покое, передают давление одинаково во все стороны; давление это действует на всякую часть плоскости, ограничивающей жидкость, с силой Р, пропорциональной величине w этой поверхности, и направленной по нормали к ней. Отношение P/w, то есть давление р на поверхность, равную единице, называется гидростатическим давлением[1].

Простое уравнение P = pw может действительно служить для точного вычисления давления на данную поверхность сосуда, газов и капельных жидкостей, находящихся при таких условиях, что часть давления, зависящая от собственного веса жидкостей, ничтожно мала по сравнению с давлением, передаваемым им извне. Сюда относятся почти все случаи давлений газов и расчеты давлений воды в гидравлических прессах и аккумуляторах[1].

Вычисление[править | править код]

В каждой жидкости существует давление, обусловленное её собственным весом ; так как , то ; учтём, что и получим формулу .

Плотность жидкости зависит от температуры. Для очень точных вычислений плотность следует рассчитывать по специальной формуле. Давление на данной глубине одинаково во всех направлениях. Суммарное давление, обусловленное весом столба жидкости и давлением поршня, называют гидростатическим давлением[2].

Для бытовых расчетов можно принять, что с ростом глубины на каждые 10 метров пресной воды, давление увеличивается на 0,1 МПа (1 атмосфера).

История открытия[править | править код]

Это основное свойство жидкостей было открыто и проверено на опыте Блезом Паскалем в 1653 г., хотя несколько ранее оно было уже известно Стевину[источник не указан 1297 дней].

Единица измерения[править | править код]

Единицей измерения давления в международной системе единиц является Паскаль. На практике гидростатическое давление часто измеряют в атмосферах, принимая за 1 атмосферу давление в 76 см ртутного столба, при температуре 0 °C при нормальном ускорении свободного падения 9,80665 м/с².

На основании гидростатического парадокса можно гидростатическое давление измерять также высотой столба ртути или воды, способного производить то же давление на единицу поверхности.

Свойства[править | править код]

Гидростатический парадокс[править | править код]

Гидростатическое давление на тело не зависит от направления.

Вычисление немного усложняется, когда надо узнать давление, производимое на не горизонтальную часть стенки сосуда вследствие тяжести налитой на него жидкости. Здесь причиной давления становится вес столбов жидкости, имеющих основанием каждую бесконечно малую частицу рассматриваемой поверхности, а высотой вертикальное расстояние от каждой такой частицы до свободной поверхности жидкости. Расстояния эти будут постоянны только для горизонтальных частей стенок и для бесконечно узких горизонтальных полосок, взятых на боковых стенках; к ним одним можно прилагать непосредственно формулу гидростатического давления. Для боковых же стенок надо суммировать, по правилам интегрального исчисления, давления на все горизонтальные элементы их поверхности; в результате получается общее правило: давление тяжелой жидкости на всякую плоскую стенку равняется весу столба этой жидкости, имеющему основанием площадь этой стенки, а высотой вертикальное расстояние её центра тяжести от свободной поверхности жидкости. Поэтому давление на дно сосуда будет зависеть только от величины поверхности этого дна, от высоты уровня жидкости в него налитой и от её плотности, от формы же сосуда оно зависеть не будет. Это положение известно под именем «гидростатического парадокса» и было разъяснено ещё Паскалем.

Действительно, оно кажется на первый взгляд неверным, потому что в сосудах с равными доньями, наполненными до равной высоты одной и той же жидкостью, вес её будет очень различный, если формы различны. Но вычисление и опыт (сделанный в первый раз Паскалем) показывают, что в сосуде, расширяющемся кверху, вес излишка жидкости поддерживается боковыми стенками и передается весам через их посредство, не действуя на дно, а в сосуде, суживающемся кверху, гидростатическое давление на боковые стенки действует снизу вверх и облегчает весы ровно на столько, сколько весило бы недостающее количество жидкости.

Закон Паскаля[править | править код]

Чем глубже, тем выше давление. (левая часть графика)

Гидростатическое давление жидкости с постоянной плотностью в однородном поле тяжести ( = несжимаемая жидкость) подчиняется закону Паскаля:

где:

– плотность [для пресной воды: ρ ≈ 1000 кг/м³] – ускорение свободного падения [для Европы: g ≈ 9,81 м/с²] – высота (здесь: жидкости) [м] – [Па]

⇒ = гидростатическое давление (p) зависит от высоты (h) жидкости.[4]

Примечания[править | править код]

Литература[править | править код]

В. В. Лермантов. Гидростатическое давление // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). – СПб., 1893. – Т. VIIIa. – С. 655-656.

Источник

Кровяно́е давле́ние – давление, которое кровь оказывает на стенки кровеносных сосудов, иначе говоря, превышение давления жидкости в кровеносной системе над атмосферным. Один из показателей жизненно важных функций и биомаркеров.

Наиболее часто под кровяным давлением подразумевают артериа́льное давление. Кроме него, выделяют следующие виды кровяного давления: внутрисердечное, капиллярное, венозное. При каждом ударе сердца кровяное давление колеблется между наименьшим, диастолическим (от др.-греч. διαστολή «разрежение») и наибольшим, систолическим (от др.-греч. συστολή «сжатие»)[1].

Артериальное давление[править | править код]

Физиология измеряемых параметров[править | править код]

Артериальное давление – один из важнейших параметров, характеризующих работу кровеносной системы. Давление крови определяется объёмом крови, перекачиваемым в единицу времени сердцем, и сопротивлением сосудистого русла. Поскольку кровь движется под влиянием градиента давления в сосудах, создаваемого сердцем, то наибольшее давление крови будет на выходе крови из сердца (в левом желудочке); несколько меньшее давление будет в артериях, ещё более низкое – в капиллярах, а самое низкое – в венах и на входе сердца (в правом предсердии). Давление на выходе из сердца, в аорте и в крупных артериях отличается незначительно (на 5-10 мм рт. ст.), поскольку из-за большого диаметра этих сосудов их гидродинамическое сопротивление невелико. Точно так же незначительно отличается давление в крупных венах и в правом предсердии. Наибольшее падение давления крови происходит в мелких сосудах: артериолах, капиллярах и венулах.

Верхнее число – систолическое артериальное давление, показывает давление в артериях в момент, когда сердце сжимается и выталкивает кровь в артерии, оно зависит от силы сокращения сердца, сопротивления, которое оказывают стенки кровеносных сосудов, и числа сокращений в единицу времени.

Нижнее число – диастолическое артериальное давление, показывает давление в артериях в момент расслабления сердечной мышцы. Это минимальное давление в артериях, оно отражает сопротивление периферических сосудов. По мере продвижения крови по сосудистому руслу амплитуда колебаний давления крови спадает, венозное и капиллярное давление мало зависят от фазы сердечного цикла.

Типичное значение артериального кровяного давления здорового человека (систолическое/диастолическое) – 120 и 80 мм рт. ст., давление в крупных венах на несколько мм рт. ст. ниже нуля (ниже атмосферного). Разница между систолическим артериальным давлением и диастолическим называется пульсовое давление и в норме составляет 30-50 мм рт. ст.[2][3][4].

Процедура измерения[править | править код]

См. также: Правила измерения артериального давления См. также: Метод Короткова

Измерение артериального давления: 1 – манжета сфигмоманометра, 2 – фонендоскоп

Наиболее легко в измерении артериальное давление. Его можно измерить с помощью прибора сфигмоманометра (тонометра). Именно оно и подразумевается обычно под кровяным давлением. Стандартным методом измерения артериального давления является метод Короткова, осуществляемый при помощи неавтоматического сфигмоманометра и стетоскопа.

Современные цифровые полуавтоматические тонометры позволяют ограничиться только набором давления (нагнетанием воздуха в манжету посредством груши), дальнейший сброс давления, регистрацию систолического и диастолического давления, иногда – пульса и аритмии, прибор проводит сам.

Автоматические тонометры сами закачивают воздух в манжету, иногда они могут выдавать данные в цифровом виде, для передачи на компьютер или др. приборы.

Последним изобретением ученых является имплантат, по форме напоминающий бабочку, который призван в режиме реального времени измерять кровяное давление. Размер прибора примерно 1,5 см. По оценкам авторов исследования, устройство позволит уменьшить частоту госпитализации пациентов на 40 %. Имплантат постоянно замеряет кровяное давление и передает сигнал на специальный приёмник. Данные, которые зафиксированы приёмником, автоматически отправляются на веб-сайт, доступный лечащему врачу пациента[5].

Для имплантирования устройства пациенту делают небольшой разрез в области паха и вводят в артерию катетер с прибором. Проходя через сосудистую систему, устройство достигает легочной артерии и закрепляется при помощи двух металлических петель. Операция выполняется при помощи местной анестезии в течение 20 минут[5].

Влияние различных факторов[править | править код]

Артериальное давление зависит от многих факторов: времени суток, психологического состояния человека (при стрессе давление повышается), приёма различных стимулирующих веществ (кофе, чай, амфетамины) или медикаментов, которые повышают или понижают давление.

Вариация показателей в норме и при патологии[править | править код]

Стойкое повышение артериального давления выше 140/90 мм рт. ст. (артериальная гипертензия) или стойкое понижение артериального давления ниже 90/60 (артериальная гипотензия) могут быть симптомами различных заболеваний (в простейшем случае гипертензии и гипотензии соответственно).

Физиологическая зависимость артериального давления от возраста в виде формулы определялась для «практически здоровых в условиях СССР» людей в возрасте от 17 до 79 лет так:

систолическое давление = 109 + (0,5 × возраст) + (0,1 × вес);
диастолическое давление = 63 + (0,1 × возраст) + (0,15 × вес).

Эти данные в прошлом характеризовались как «идеальное давление» с учётом «нормального» груза возрастных заболеваний[6]. Но по современным представлениям во всех возрастных группах старше 17 лет идеальным давлением является ниже 120/80 (оптимальное), а артериальная гипертензия и предгипертензия не являются вариантом идеала в любом возрасте.

Для подростков 14-16 лет с нормальным физическим развитием верхней границей нормы следует считать уровень систолического давления 129 мм рт. ст., диастолического – 69 мм рт. ст.[6]

У людей старше 50 лет систолическое артериальное давление, превышающее 140 мм рт ст, является важным фактором риска сердечно-сосудистых заболеваний.

Люди с систолическим АД 120-139 мм рт. ст. или диастолическим АД 80-89 мм рт. ст. должны рассматриваться как люди с «прегипертонией».

Начиная с АД 115/75 мм рт. ст. с возрастанием АД на каждые 20/10 мм рт. ст. риск сердечно-сосудистых заболеваний увеличивается.

Для предупреждения сердечно-сосудистых заболеваний у них необходимо изменение образа жизни, улучшающее состояние здоровья. Раньше считалось, что наиболее опасно в плане развития сердечно-сосудистых катастроф повышение диастолического давления, но оказалось, что эта опасность связана с поражением почек, а изолированная систолическая гипертензия часто считалась вариантом нормы, «идеального давления». Сейчас от этих взглядов отказались.

Быстрые, суточные и долговременные изменения[править | править код]

Кровяное давление не является постоянной величиной. Согласно современной позиции рабочих групп различных международных сообществ по гипертензии, выделяют краткосрочную (от удара к удару, от минуты к минуте, от часа к часу), среднесрочную (между измерениями в разные дни) и долгосрочную вариабельность (между посещениями клиники, проводимыми в течение недель, месяцев или лет)[7]. К долгосрочной вариабельности относится также и сезонная вариабельность. Любая вариабельность связана с адаптивными механизмами поддержания гомеостаза. Однако устойчивое повышение вариабельности давления может также отражать и изменения в регуляции, имеющие прогностическое значение, а именно, она может прогнозировать риск сердечно-сосудистых осложнений помимо среднего уровня АД[8].

Одна из гипотез происхождения вариабельности АД связана с волнами Майера, которые были обнаружены в 1876 г. немецким физиологом Зигмундом Майером[de][9]. У человека частота волн Майера составляет около 0,1 Гц, то есть приблизительно шесть раз в минуту. У собаки и кошки частота волн Майера также приблизительно равна 0,1 Гц, у кролика – 0,3 Гц, у крысы – 0,4 Гц. Установлено, что эта частота является постоянной для человека или для животного определённого вида. Она не зависит от возраста, пола или положения тела. Экспериментальные исследования показывают, что амплитуда волн Майера возрастает при активации симпатической нервной системы. Причина возникновения волн Майера на данный момент не установлена[10].

Также известна суточная ритмика артериального давления. Наиболее низкое давление у людей при нормальном образе жизни (бодрствование днём и сон в ночное время) наблюдается в интервале 2:00-4:00, относительно высокое – в первые 2-4 часа после пробуждения и самое высокое – чаще в вечерние часы[11].

Гипертензия белых халатов[править | править код]

Точность измерения кровяного давления может быть снижена под воздействием психологического феномена, называемого «гипертензией белых халатов» или «синдромом белого халата». Подъём давления в момент измерения происходит вследствие стресса, иногда возникающего при обращении к врачу или при появлении медсестры. В результате при суточном автоматическом мониторинге давление таких людей оказывается существенно ниже, чем в присутствии медицинского персонала[12][13].

Венозное давление[править | править код]

См. также[править | править код]

Вазоконстрикция
Измерение давления
Артериальная гипотензия
Гипертония
Тоны Короткова

Примечания[править | править код]

↑ «Normal Blood Pressure Range Adults». «Health and Life». Архивировано 4 февраля 2012 года.
↑ Пульсовое давление крови: роль в гемодинамике и прикладные возможности в функциональной диагностике
↑ Heart Health and Pulse Pressure
↑ Pulse Pressure Important Risk Factor for the Development of New-Onset AF
↑ 1 2 Разработан имплантат для постоянного контроля кровяного давления – МедНовости – MedPortal.ru
↑ 1 2 Нормативы артериального давления и пограничная артериальная гипертензия (недоступная ссылка). Дата обращения: 27 сентября 2011. Архивировано 13 марта 2012 года.
↑ Stergiou GS, Parati G, Vlachopoulos C, et all. Methodology and technology for peripheral and central blood pressure and blood pressure variability measurement: current us and future directions – Position ement of the European Society of Hypertension Working Group on blood pressure monitoring and cardiovascular variability // J Hypertens.. – 2016. – Сентябрь (вып. 34, № 9). – С. 1665-1677. – PMID 27214089.
↑ Вариабельность артериального давления (2019). Дата обращения: 22 января 2019.
↑ С.А. Котельников, А.Д. Ноздрачев, М.М. Одинак, Е.Б. Шустов, И.Ю. Коваленко, В.Ю. Давыденко. Вариабельность ритма сердца: представления о механизмах (2002). Дата обращения: 23 марта 2013.
↑ Claude Julien. The enigma of Mayer waves: Facts and models (2005). Дата обращения: 23 марта 2013. Архивировано 27 марта 2013 года.
↑ Цфасман А. З., Алпаев Д. В. Циркардная ритмика артериального давления при изменённом суточном ритме жизни – Издание 2-е – М., Издательство «Репроцентр М», 2011. – 144 с. – С. 26, 28-30. – ISBN 978-5-94939-059-7
↑ Hypertension: Overview – eMedicine. Архивировано 27 марта 2013 года.
↑ Swan, Norman. Health Minutes – Hypertension. Проверено 27 августа 2010.

Литература[править | править код]

Артериальное давление / В. Б. Кошелев // Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов. – М. : Большая российская энциклопедия, 2004-2017.
Дьяконова И. Н., Россельс А. Н. Венозное давление // Большая медицинская энциклопедия : в 30 т. / гл. ред. Б. В. Петровский. – 3-е изд. – М. : Советская энциклопедия, 1977. – Т. 4 : Валин – Гамбия. – 576 с. : ил.

Ссылки[править | править код]

Методы измерения АД и возрастные нормы у детей
Седьмой доклад Объединённого национального комитета по предупреждению, распознаванию, оценке и лечению повышенного артериального давления (США)

Источник

Давление в физике

Никому не нравится быть под давлением. И не важно, под каким. Об этом спела еще группа Queen вместе с Дэвидом Боуи в своем знаменитом сингле “Under pressure”. Что такое давление? Как понять давление? В чем оно измеряется, какими приборами и методами, куда направлено и на что давит. Ответы на эти и другие вопросы – в нашей статье про давление в физике и не только.

Давление в физике

Если преподаватель давит на вас, задавая каверзные задачки, мы сделаем так, чтобы вы смогли верно на них ответить. Ведь понимание самой сути вещей – ключ к успеху! Итак, что такое давление в физике?

По определению:

Давление – скалярная физическая величина, равная силе, действующей на единицу площади поверхности.

В международной системе СИ измеряется в Паскалях и обозначается буквой p. Единица измерения давления – 1 Паскаль. Русское обозначение – Па, международное – Pa.

Согласно определению, чтобы найти давление, нужно силу разделить на площадь.

Любая жидкость или газ, помещенный в сосуд, оказывает на стенки сосуда давление. Например, борщ в кастрюле действует на ее дно и стены с некоторым давлением. Формула определения давления жидкости:

где g – ускорение свободного падения в гравитационном поле земли, h – высота столба борща в кастрюле, греческая буква «ро» – плотность борща.

Одно из важнейших свойств жидкостей – изотропность. Это значит, что по закону Паскаля во всех направлениях жидкости производимое ею давление передается одинаково. Кстати, подробнее о жидкостях, их свойствах и движении читайте в нашем материале про уравнение Бернулли.

Наиболее распространенный в быту прибор для определения давления – барометр. Но в чем измеряют давление? Кроме паскаля существуют и другие внесистемные единицы измерения:

атмосфера;
миллиметр ртутного столба;
миллиметр водяного столба;
метр водяного столба;
килограмм-сила.

В зависимости от контекста применяются разные внесистемные единицы.

Например, когда вы слушаете или читаете прогноз погоды, там и речи не идет о паскалях. Говорят о миллиметрах ртутного столба. Один миллиметр ртутного столба – это 133 Паскаля. Если вы ездите за рулем, то наверное знаете, что нормальное давление в колесах легкового автомобиля – около двух атмосфер.

Давление в шинах – это давление газа. Оно обусловлено столкновениями молекул воздуха с поверхностью шины

Атмосферное давление

Атмосфера – это газ, точнее, смесь газов, которая удерживается у Земли благодаря гравитации. Атмосфера переходит в межпланетное пространство постепенно, а ее высота – примерно 100 километров.

Как понимать выражение «атмосферное давление»? Над каждым квадратным метром земной поверхности находится стокилометровый столб газа. Конечно, воздух прозрачен и приятен, но у него есть масса, которая давит на поверхность земли. Это и есть атмосферное давление.

Нормальное атмосферное давление принято считать равным 101325 Па. Это давление на уровне мирового океана при температуре 0 градусов Цельсия. Такое же давление при этой же температуре оказывает на свое основание столб ртути высотой 766 миллиметров.

Чем больше высота над уровнем моря, тем ниже атмосферное давление. Например, на вершине горы Джомолунгма оно составляет всего одну четвертую от нормального атмосферного давления.

Эверест. На его вершине давление в 4 раза меньше, чем у подножия

Артериальное давление

Еще один пример, где мы сталкиваемся с давлением в повседневной жизни – это измерение кровяного давления.

Артериальное давление – это кровяное давление, т.е. давление, которое кровь оказывает на стенки сосудов, в данном случае – артерий.

Если вы измерили артериальное давление и оно у вас 120 на 80, то все хорошо. Если 90 на 50 или 240 на 180, то вам уже точно будет неинтересно разбираться, в чем это давление измеряется и что это вообще значит.

Артериальное давление - давление крови на стенки артерий Артериальное давление – давление крови на стенки артерий

Тем не менее, возникает вопрос: 120 на 80 чего именно? Паскалей, миллиметров ртутного столба, атмосфер или еще каких-то единиц измерения?

Артериальное давление измеряется в миллиметрах ртутного столба. Оно определяет превышение давления жидкости в кровеносной системе над атмосферным давлением.

Кровь оказывает давление на сосуды и тем самым компенсирует действие атмосферного давления. Будь иначе, нас бы просто раздавило огромной массой воздуха над нами.

Но почему в измерении артериального давления две цифры?

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

Дело в том, что кровь движется в сосудах не равномерно, а толчками. Первая цифра (120) называется систолическим давлением. Это давление на стенки сосудов в момент сокращения сердечной мышцы, его величина – наибольшая. Вторая цифра (80) определяет наименьшее значение и называется диастолическим давлением.

При измерении фиксируются значения систолического и диастолического давлений. Например, для здорового человека типичное значение артериального давления составляет 120 на 80 миллиметров ртутного столба. Это означает, что систолическое давление равно 120 мм. рт. ст., а диастолическое – 80 мм рт. ст. Разница между систолическим и диастолическим давлениями называется пульсовым давлением.

Физический вакуум

Вакуум – это отсутствие давления. Точнее, практически полное его отсутствие. Абсолютный вакуум является приближением, как идеальный газ в термодинамике и материальная точка в механике.

В зависимости от концентрации вещества различают низкий, средний и высокий вакуум. Наилучшее приближение к физическому вакууму – космическое пространство, в котором концентрация молекул и давление минимальны.

В космосе наблюдается почти полное отсутствие давления

Давление – основной термодинамический параметр состояния системы. Определить давление воздуха или другого газа можно не только по приборам, но и пользуясь уравнениями, формулами и законами термодинамики. А если у вас нет времени разбираться, студенческий сервис поможет решить любую задачу на определение давления.

Источник