靜脈輸液的物理原理分析

1、格豚輸液的物理原方正榮把開口的體積為1.25L的雪普瓶裝滿 液體，用針頭在底部鉆個小孔,液體從小孔流 出,如果最初林分鐘流出125 mL，濃體是否10 分鐘全部流完呢？答案是否定的，理由如下：如圖 1所示,設(shè) 小孔的面 積為AS, 研究小孔 附近一段 長為餌 的小液體 元，其質(zhì)量為Am=pAI =p5A/又因小孔處的壓強(qiáng) 為p = 3,因此小液體元側(cè)面所受的壓力 F二內(nèi)二磔乙，時該小液體元運(yùn)用動能定 理可得FM = -rAmt 2,即咕$垃= /pASALL解得 v= /畸從上式可以看出，液體從小孔里流出的 速度跟液面更離小孔的高度A有關(guān)，陵苜液 而高度的下降，流速將逐漸變慢,因而瓶中液 體全

2、部加完的時間要比10分鐘長，在前面的 討論中，因?yàn)橐好嫔喜颗c小孔處都有大氣壓強(qiáng)的作用,因此大氣壓的存在并K影響渣（ 的流也我們燦汰醫(yī)院里對病人靜脈輸液時J 須要求輸液的滴流速度恒定，靜脈輸液器 妙地做到了這一點(diǎn)，那么靜肽輸液器究竟; 用什么辦法呢?它實(shí)際上是根據(jù)法國物理士 家馬略特發(fā)明的“恒流瓶”的原理改裝而1 的C圖2就是“恒流版”裝置的原理虬該裝I 的瓶口密封,從瓶口插入一個兩端開口、內(nèi)彳 很小的細(xì)玻璃笥,這樣細(xì)玻璃管的下端，明 體內(nèi)部的。處與外界大氣相通。當(dāng)把比Q/ 更低的小孔P打開時，液體將勻速流出工這 因?yàn)楫?dāng)小孔P打開時.水從P處往外流 瓶中的液面下降，液 而上方的空氣體積將 變大，

3、壓強(qiáng)因此被少, 于是外界的的空氣就 會通過玻寓酉從水中 的Q處流進(jìn)，進(jìn)入液 面上方的稀薄氣體中 （我們看到的,就是一 個個小氣泡從液體里 冒出,J3后聚集到液 體上方）c因此液面雖然在不斷的下降，但注面上方空氣的壓強(qiáng)與 Q點(diǎn)上方液體的壓強(qiáng)之利如蛤終不變，即Q 處的壓強(qiáng)恒等于大氣壓強(qiáng)，也就是說，使液體 從小孔P處流出的住強(qiáng)，實(shí)際上就等于液體 在P、Q之間的壓強(qiáng)差，即P = 闈AhM此只 要液血還沒有下降到Q：,液體從小孔P處 流出的速度r= Q 就不會改變,這就是 “恒流瓶”流速不變的道理當(dāng)然，如果液面下 降到Q點(diǎn)下方,情也就與陽的相同了醫(yī)療輸液器裝置如圖3所示,跟圖2相比 較，不難看出輸液器其

4、實(shí)就是二個忸流根Jt 中進(jìn)氣管相當(dāng)于圖2中的加玻璃膏，滴注管球 部上方的開口 P相當(dāng)于圖2中的小孔。因此 在輸液過程中,雖然瓶內(nèi)藥液的液面會不斷 下降，但進(jìn)氣管上方的開HQ處的壓強(qiáng)卻始 終等于大氣壓強(qiáng)。又因針頭位置與Q點(diǎn)的高 度相差不大，所以也可以認(rèn)為針頭處的壓強(qiáng) 亦始終等于大氣跟強(qiáng)。肉而只要P處壓強(qiáng)相 定,針頭與P處（即滴注管球部內(nèi)空氣）之間 的壓強(qiáng)差就忖.定 不變，輸液的速 度也就保持不 交，這就足輸液 器能保田h速輸 液的原理,當(dāng)然, 從上述分析可以 看出，如果改變 P處（即湎注管 球部內(nèi)空氣）的 壓強(qiáng)，就可以改圖3至流速而滴注 管球部內(nèi)空氣的壓遺又跟輸液管的高度以及 人體血液的壓強(qiáng)有關(guān)

5、系c所以只要改變輸液 管的高度就可以改變P處的壓強(qiáng)，從而也就 可以改變輸油的速度。護(hù)士在給病人輸液時, 為了提高輸液的速度，采用抬高埔液瓶高度 的方法，正是這個道理6（江蘇省鹽城市伍佑中學(xué)22他U）輸液的原理醫(yī)院里的護(hù)士使用如圖所示的裝置給患者輸液.小雨發(fā)現(xiàn)照這樣做法，護(hù)士為患者多次更換藥瓶比較麻煩，于是就設(shè)計(jì)了如圖所示的三瓶串接的方案.請分析回答：(1)圖甲中藥液為何會勻速滴下？但為何開始的一小段時間內(nèi)總是滴得很快？(2)圖乙中哪個藥瓶中的藥液先流完？(3)輸液結(jié)束時，若不及時從病人身上拔下針頭，病人的血會倒流入 瓶中嗎？(4)根據(jù)病房的現(xiàn)有條件，如果要估測出輸液過程中的一滴藥液的質(zhì) 量，需

6、要收集哪些數(shù)據(jù)，請寫出表達(dá)式，并簡要說明實(shí)驗(yàn)中作了哪些近 似處理.解：(1)因?yàn)殡S著藥液流出，瓶中的液柱稍有降低，上方氣體體積稍有變大，壓強(qiáng)稍有減小，使得瓶口處的總壓強(qiáng)稍小于外界大氣壓，外大氣壓強(qiáng)就將空氣從進(jìn)氣管壓入瓶中補(bǔ)充， 使瓶口處的壓強(qiáng)基本上保持在一個大氣壓，使藥液能均勻穩(wěn)定地滴下，不隨瓶中藥液的逐漸減少再改變.而開始時瓶中氣體的壓強(qiáng)大約為一個大氣壓，瓶口處的壓強(qiáng)大于-個大氣壓，所以開始的一小段時間內(nèi)總是滴得很快.(2)甲瓶的藥液先流完.因?yàn)榧滓冶坎捎么?lián)的方式，其工作情況是這樣的：藥液從丙瓶中流下，丙瓶中空氣體積增大，壓強(qiáng)下降，乙瓶中空氣將乙 瓶中藥液壓入丙瓶補(bǔ)充，是丙瓶液面保持不

7、變；藥液從乙瓶中流至丙瓶 后，乙瓶中體積增大，壓強(qiáng)下降，甲瓶中空氣將甲瓶中藥液壓入乙瓶補(bǔ) 充，是乙瓶液面保持不變；藥液從甲瓶中流至乙瓶后，甲瓶中體積增大， 壓強(qiáng)下降，大氣壓將外界空氣壓入甲瓶，甲瓶中液面下降；液體如此流 動，直到甲瓶中的藥液全部流完，這時甲瓶中空氣與外界直接連通，連 接甲乙兩瓶的管子相當(dāng)于甲瓶當(dāng)初的進(jìn)氣管；以后的過程是藥液從丙瓶中流入血管，乙瓶中藥液流入丙瓶補(bǔ)充，空氣流入乙瓶，直至乙瓶中藥 液流完，乙瓶與大氣相通.然后才是空氣直接進(jìn)入丙瓶，直至丙瓶中藥 液逐漸流完.(3)若不改變吊瓶的高度，輸液結(jié)束時，即便不能及時從病人身上拔 下針頭，病人的血也不會倒流入瓶中。因?yàn)?，藥液之所以會流入人體， 是因?yàn)檩斠汗苤幸后w壓強(qiáng)大于血管中血液的壓強(qiáng)，當(dāng)輸液管中液柱逐漸變低，液柱壓強(qiáng)等于血管中血液的壓強(qiáng)時，液體將不再流動。因此不必 擔(dān)心病人的血會倒流入瓶中。(4)收集數(shù)據(jù)和計(jì)算過步驟如下：從藥瓶上的刻度讀出藥液的體積 V ;當(dāng)某一滴藥液剛好落下時數(shù) “0開始計(jì)時，當(dāng)數(shù)到第“n個液滴滴下時 停止計(jì)時，記下所用時間t。；算出連續(xù)兩液滴滴下的時間間隔為：T= to/n記下完成一瓶滴注的