11.6: Shinikizo la kupima, Shinikizo kamili, na Upimaji wa Shinikizo

Malengo ya kujifunza

Mwishoni mwa sehemu hii, utaweza:

• Eleza shinikizo la kupima na shinikizo kabisa.
• Kuelewa kazi ya barometers ya aneroid na ya wazi.

Kama Limp katika kituo cha gesi na karibu gorofa tairi, utagundua geji gurudumu juu ya ndege inasoma karibu sifuri wakati kuanza kujaza yake. Kwa kweli, kama kulikuwa na shimo la gaping katika tairi yako, geji ingekuwa kusoma sifuri, ingawa shinikizo la anga lipo katika tairi. Kwa nini geji inasoma sifuri? Hakuna siri hapa. Vipimo vya Tire vimeundwa tu kusoma sifuri kwenye shinikizo la anga na chanya wakati shinikizo ni kubwa kuliko anga.

Vile vile, shinikizo la anga linaongeza shinikizo la damu katika kila sehemu ya mfumo wa mzunguko. (Kama ilivyoelezwa katika Kanuni ya Pascal, shinikizo la jumla katika maji ni jumla ya shinikizo kutoka vyanzo tofauti-hapa, moyo na anga.) Lakini shinikizo la angahewa halina athari halisi juu ya mtiririko wa damu kwani linaongeza shinikizo linalotoka moyoni na kurudi ndani yake, pia. Nini muhimu ni kiasi gani shinikizo la damu ni kubwa kuliko shinikizo la anga. Vipimo vya shinikizo la damu, kama shinikizo la tairi, hufanywa kwa jamaa na shinikizo la anga.

Kwa kifupi, ni kawaida sana kwa viwango vya shinikizo kupuuza shinikizo la anga-yaani kusoma sifuri kwenye shinikizo la anga. Kwa hiyo tunafafanua shinikizo la kupima kuwa shinikizo lililohusiana na shinikizo la anga. Shinikizo la kupima ni chanya kwa shinikizo juu ya shinikizo la anga, na hasi kwa shinikizo chini yake.

Ufafanuzi: Shinikizo la kupima

Shinikizo la kupima ni shinikizo la jamaa na shinikizo la anga. Shinikizo la kupima ni chanya kwa shinikizo juu ya shinikizo la anga, na hasi kwa shinikizo chini yake.

Kwa kweli, shinikizo la anga linaongeza shinikizo katika maji yoyote ambayo haijafungwa kwenye chombo kikubwa. Hii hutokea kwa sababu ya kanuni ya Pascal. Shinikizo la jumla, au shinikizo kabisa, ni hivyo jumla ya shinikizo la kupima na shinikizo la anga:

\[P_{abs} = P_g + P_{atm} \]

ambapo\(P_{abs}\) ni shinikizo kabisa,\(P_g\) ni kupima shinikizo, na\(P_{atm} \) ni shinikizo la anga. Kwa mfano, ikiwa geji yako ya tairi inasoma 34 psi (paundi kwa inchi mraba), basi shinikizo kamili ni 34 psi pamoja na 14.7 psi (\(P_{atm}\)katika psi), au 48.7 psi (sawa na 336 kPa).

Ufafanuzi: Shinikizo kamili

Shinikizo kamili ni jumla ya shinikizo la kupima na shinikizo la anga.

Kwa sababu tutachunguza baadaye, mara nyingi shinikizo kamili katika maji ya maji haliwezi kuwa hasi. Fluids kushinikiza badala ya kuvuta, hivyo shinikizo ndogo kabisa ni sifuri. (Shinikizo hasi kabisa ni kuvuta.) Hivyo ndogo iwezekanavyo kupima shinikizo ni\(P_g = -P_{atm} \) (hii inafanya\ (P_ {abs} |) sifuri).

Hakuna kikomo cha kinadharia kwa kiasi gani shinikizo la kupima linaweza kuwa kubwa.

Kuna vifaa vingi vya kupima shinikizo, kuanzia viwango vya tairi hadi vikombe vya shinikizo la damu. Kanuni ya Pascal ni ya umuhimu mkubwa katika vifaa hivi. Maambukizi yasiyopungua ya shinikizo kwa njia ya maji inaruhusu kuhisi kijiometri sahihi ya shinikizo. Kuhisi mbali mara nyingi ni rahisi zaidi kuliko kuweka kifaa cha kupimia kwenye mfumo, kama vile ateri ya mtu.

Kielelezo kinaonyesha moja ya aina nyingi za viwango vya shinikizo la mitambo katika matumizi leo. Katika viwango vyote vya shinikizo la mitambo, matokeo ya shinikizo katika nguvu inayobadilishwa (au kubadilishwa) katika aina fulani ya kusoma.

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Hii geji aneroid hutumia mito rahisi kushikamana na kiashiria mitambo kupima shinikizo.

Darasa lote la viwango hutumia mali ambayo shinikizo kutokana na uzito wa maji hutolewa na\(P = h\rho g\).

Fikiria tube ya U-umbo iliyoonyeshwa kwenye Kielelezo, kwa mfano. Bomba hili rahisi linaitwa manometer. Katika Mchoro (a), pande zote mbili za tube zimefunguliwa kwa anga. Kwa hiyo shinikizo la angahewa linasukwa chini kila upande sawasawa hivyo athari yake hughairi. Ikiwa maji ni zaidi upande mmoja, kuna shinikizo kubwa kwa upande wa kina, na maji hutoka mbali na upande huo mpaka kina kina sawa.

Hebu tuchunguze jinsi manometer inatumiwa kupima shinikizo. Tuseme upande mmoja wa U-tube ni kushikamana na baadhi ya chanzo cha shinikizo kama\(P_{abs}\) vile puto toy katika Kielelezo (b) au utupu packed karanga jar inavyoonekana katika Kielelezo (c). Shinikizo hupitishwa bila kupunguzwa kwa manometer, na viwango vya maji havikuwa sawa. Katika Kielelezo (b),\(P_{abs}\) ni kubwa kuliko shinikizo la anga, wakati katika Kielelezo (c),\(P_{abs}\) ni chini ya shinikizo la anga. Katika matukio hayo yote,\(P_{abs}\) hutofautiana na shinikizo la anga kwa kiasi\(h\rho g\), wapi\(\rho\) wiani wa maji katika manometer. Katika Kielelezo (b),\(P_{abs}\) inaweza kusaidia safu ya maji ya urefu\(h\), na hivyo ni lazima iwe na shinikizo\(h\rho g\) kubwa kuliko shinikizo la anga (shinikizo la kupima\(P_g\) ni chanya). Katika Mchoro (c), shinikizo la anga linaweza kusaidia safu ya maji ya urefu\(h\), na hivyo\(P_{abs}\) ni chini ya shinikizo la anga kwa kiasi\(h\rho g\) (shinikizo la kupima\(P_g\) ni hasi). Manometer yenye upande mmoja wazi kwa anga ni kifaa bora cha kupima shinikizo la kupima. Shinikizo la kupima ni\(P_g = h\rho g\) na linapatikana kwa kupima\(h\).

Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Manometer ya wazi ya tube ina upande mmoja wazi kwa anga. (a) Kina cha maji lazima iwe sawa pande zote mbili, au shinikizo kila upande hufanya chini itakuwa sawa na kutakuwa na mtiririko kutoka upande wa kina. (b) Shinikizo la kupima chanya\(P_g = h\rho g\) lililotumiwa kwa upande mmoja wa manometer linaweza kusaidia safu ya maji ya urefu\(h\). (c) Vile vile, shinikizo la anga ni kubwa kuliko shinikizo la kupima hasi\(P_g\) kwa kiasi\(h\rho g\). Rigidity ya jar huzuia shinikizo la anga kutoka kwa kupitishwa kwa karanga.

Mara nyingi manometers ya Mercury hutumiwa kupima shinikizo la damu. Cuff inflatable ni kuwekwa juu ya mkono wa juu kama inavyoonekana katika Kielelezo. Kwa kufuta bulb, mtu anayefanya kipimo huwa na shinikizo, ambalo hupitishwa bila kupunguzwa kwa ateri kuu katika mkono na manometer. Wakati shinikizo hili linatumika linazidi shinikizo la damu, mtiririko wa damu chini ya cuff hukatwa. Mtu anayefanya kipimo kisha hupunguza polepole shinikizo lililotumika na husikiliza kwa mtiririko wa damu ili uendelee tena. Shinikizo la damu hupiga kwa sababu ya hatua ya kusukumia ya moyo, kufikia kiwango cha juu, kinachoitwa shinikizo la systolic, na kiwango cha chini, kinachoitwa shinikizo la diastoli, na kila moyo. Shinikizo la systolic linapimwa kwa kutambua thamani ya\(h\) wakati mtiririko wa damu unapoanza kwanza kama shinikizo la cuff linapungua. Shinikizo la diastoli linapimwa kwa kutambua wakati damu inapita bila usumbufu. Shinikizo la kawaida la damu la mtu mzima huwafufua zebaki hadi urefu wa 120 mm kwa systolic na 80 mm katika diastoli. Hii ni kawaida alinukuliwa kama 120 juu ya 80, au 120/80. Shinikizo la kwanza ni mwakilishi wa pato la juu la moyo; pili ni kutokana na elasticity ya mishipa katika kudumisha shinikizo kati ya beats. Uzito wa maji ya zebaki katika manometer ni mara 13.6 zaidi kuliko maji, hivyo urefu wa maji utakuwa 1/13.6 ya kwamba katika manometer ya maji. Urefu huu uliopunguzwa unaweza kufanya vipimo vigumu, hivyo manometers za zebaki hutumiwa kupima shinikizo kubwa, kama vile shinikizo la damu. Uzito wa zebaki ni kama hiyo\(1 \, mm \, Hg = 133 \, Pa\).

Ufafanuzi: Shinikizo la Mfumo

Shinikizo la Systolic ni shinikizo la damu la juu.

Ufafanuzi: Shinikizo la Diastoli

Shinikizo la diastoli ni shinikizo la chini la damu.

Kielelezo\(\PageIndex{3}\): Katika vipimo vya kawaida vya shinikizo la damu, kikombe cha inflatable kinawekwa kwenye mkono wa juu kwa kiwango sawa na moyo. Mtiririko wa damu hugunduliwa tu chini ya kamba, na shinikizo sambamba hupitishwa kwa manometer iliyojaa zebaki. (mikopo: Jeshi la Marekani picha na Spc. Micah E. Clare\ 4 BCT)

Mfano\(\PageIndex{1}\): Calculating Height of IV Bag: Blood Pressure and Intravenous

Infusions

Infusions intravenous kawaida hufanywa kwa msaada wa nguvu ya mvuto. Kutokana kwamba wiani wa maji unasimamiwa ni 1.00 g/ml, kwa urefu gani mfuko wa IV unapaswa kuwekwa juu ya hatua ya kuingia ili maji yaingie tu kwenye mshipa ikiwa shinikizo la damu katika mshipa ni 18 mm Hg juu ya shinikizo la anga? Fikiria kwamba mfuko wa IV hauwezi kuunganishwa.

Mkakati wa (a)

Kwa maji ya kuingia tu kwenye mshipa, shinikizo lake la kuingia linapaswa kuzidi shinikizo la damu katika mshipa (18 mm Hg juu ya shinikizo la anga). Kwa hiyo tunahitaji kupata urefu wa maji yanayolingana na shinikizo hili la kupima.

Suluhisho

Sisi kwanza tunahitaji kubadilisha shinikizo katika vitengo vya SI. Tangu\(1.0 \, mm \, Hg = 133 \, Pa\),

\[\begin{align*}P = 18 \, mm \, Hg \times \dfrac{133 \, Pa}{1.0 \, mm \, Hg} = 2400 \, Pa \\[5pt] &= 0.24 \, Pa \end{align*}\]

Majadiliano

Mfuko wa IV lazima uweke kwenye 0.24 m juu ya hatua ya kuingia ndani ya mkono kwa maji ili kuingia tu mkono. Kwa ujumla, mifuko ya IV imewekwa juu kuliko hii. Huenda umeona kwamba mifuko inayotumiwa kwa ajili ya ukusanyaji wa damu huwekwa chini ya wafadhili ili kuruhusu damu ikitoke kwa urahisi kutoka mkono hadi kwenye mfuko, ambayo ni mwelekeo kinyume cha mtiririko kuliko inavyotakiwa katika mfano uliowasilishwa hapa.

Barometer ni kifaa kinachopima shinikizo la anga. Barometer ya zebaki inavyoonyeshwa kwenye Kielelezo. Kifaa hiki kinapima shinikizo la anga, badala ya shinikizo la kupima, kwa sababu kuna utupu karibu safi juu ya zebaki katika bomba. Urefu wa zebaki ni kama hiyo\(h\rho g = P_{atm}\). Wakati shinikizo la anga linatofautiana, zebaki huongezeka au huanguka, kutoa dalili muhimu kwa watabiri wa hali ya hewa. Barometer pia inaweza kutumika kama altimeter, kwa kuwa wastani wa shinikizo la anga hutofautiana na urefu. Barometers za Mercury na manometers ni za kawaida kwamba vitengo vya mm Hg mara nyingi huchukuliwa kwa shinikizo la anga na shinikizo la damu. Jedwali linatoa mambo ya uongofu kwa baadhi ya vitengo kawaida kutumika ya shinikizo.

Kielelezo\(\PageIndex{4}\): Barometer ya zebaki inachukua shinikizo la anga. Shinikizo kutokana na uzito wa zebaki,\(h\rho g\) sawa na shinikizo la anga. Angahewa ina uwezo wa kulazimisha zebaki katika bomba hadi urefu kwa\(h\) sababu shinikizo juu ya zebaki ni sifuri.

Uongofu kwa N/m ^2 (Pa)	Uongofu kutoka atm
\(1.0 atm=1.013×10^5N/m^2\)	\(1.0 atm=1.013×10^5N/m^2\)
\(1.0dyne/cm^2=0.10N/m^2\)	\(1.0atm=1.013×10^6dyne/cm^2\)
\(1.0kg/cm^2=9.8×10^4N/m^2\)	\(1.0atm=1.013kg/cm^2\)
\(1.0lb/in.^2=6.90×10^3N/m^2\)	\(1.0atm=14.7lb/in.^2\)
\(1.0 mm Hg=133N/m^2\)	\(1.0atm=760 mm Hg\)
\(1.0 cm Hg=1.33×10^3N/m^2\)	\(1.0atm=76.0 cm Hg\)
\(1.0 cm water=98.1N/m^2\)	\(1.0atm=1.03×10^3cm water\)
\(1.0 bar=1.000×10^5N/m^2\)	\(1.0atm=1.013 bar\)
\(1.0 millibar=1.000×10^2N/m^2\)	\(1.0 atm=1013 millibar\)

Sababu za uongofu kwa Vitengo mbalimbali vya Shinikizo

Muhtasari

• Shinikizo la kupima ni shinikizo la jamaa na shinikizo la anga.
• Shinikizo kamili ni jumla ya shinikizo la kupima na shinikizo la anga.
• Upimaji wa aneroid hupima shinikizo kwa kutumia mpangilio wa bellows-na-spring unaounganishwa na pointer ya kiwango cha sanifu.
• Manometers ya wazi ya tube ina zilizopo U-umbo na mwisho mmoja daima ni wazi. Inatumika kupima shinikizo.
• Barometer ya zebaki ni kifaa kinachopima shinikizo la anga.

faharasa

shinikizo kabisa

jumla ya shinikizo la kupima na shinikizo la anga

shinikizo la diastoli

shinikizo la chini la damu katika ateri

kupima shinikizo

shinikizo jamaa na shinikizo la anga

shinikizo la systolic

kiwango cha juu cha shinikizo la damu katika ateri