معلومة

التناضح والضغط الهيدروستاتيكي

التناضح والضغط الهيدروستاتيكي


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أنا في حيرة من أمري حول دور الضغط الهيدروستاتيكي مقارنة بالضغط الاسموزي.

Q1: إذا كان لدي أنبوب U مع غشاء منفذ فقط لجزيئات الماء وكميات متساوية من الماء على كلا الجانبين ولكن جانب واحد فقط (الجانب B) به كلوريد الصوديوم ، فإن الضغط الاسموزي سيتسبب في انتقال الماء من الجانب A إلى الجانب B ،صيح ؟

س 2: لكن الضغط الهيدروستاتيكي قد يتسبب في عودة الماء إلى الجانب أ. لذا ، فإن الماء سوف يتحرك من الجانب أ إلى الجانب ب حتى التأثير الناتج عن الضغط الهيدروستاتيكي = التأثير الناتج عن الضغط الاسموزي؟

س 3. العبارة الأخيرة لن تكون صحيحة إذا قلت أن "الماء يتحرك حتى الضغط الهيدروستاتيكي = الضغط الاسموزي" ، أليس كذلك؟

وأخيرًا ، قال صديقي إن الماء سيتحرك حتى يصبح الضغط الهيدروستاتيكي على كلا الجانبين مساويًا لـ Q4. إذا كان الماء يتحرك من الجانب أ إلى الجانب ب ثم لدينا المزيد من جزيئات الماء في الجانب ب ، فكيف يمكن للجانب أ أن يصل إلى الضغط الهيدروستاتيكي في الجانب ب؟ هل لدي سوء فهم في مفهوم الضغط الهيدروستاتيكي؟ في هذا السياق ، أفهم أنه الضغط الذي تمارسه جزيئات الماء على الغشاء القابل للاختراق بشكل انتقائي.

كلما زاد الضغط الهيدروستاتيكي على google ، زاد ضياعي لأن جميع المصادر يبدو أنها تشرح من حيث المعادلات والفيزياء ، وأنا آخذ هذا فقط لدورة تمهيدية في علم وظائف الأعضاء.


يُعرَّف التناضح بأنه تدفق الماء / جزيئات المذيبات عبر غشاء شبه نافذ من منطقة ذات تركيز منخفض إلى عالي الذائبة ، حتى يتم تحقيق التوازن.

لمواجهة التدفق التناضحي ، يجب تطبيق بعض الضغط على المحلول من أجل منع المذيب النقي من المرور عبر الغشاء شبه القابل للنفاذ الذي يفصل بين السائلين ؛ يُعرف هذا بالضغط الاسموزي.

الضغط الاسموزي هو الضغط المطلوب لمواجهة التناضح وليس استمراره.

يمكن تقريب الضغط الاسموزي باستخدام الصيغة التالية: $ Pi = أنا M R T $ .

ش- أنبوب يظهر الضغط الأسموزي. يوجد على الجانب الأيسر من أنبوب U محلول مائي ، وعلى الجانب الأيمن يوجد ماء نقي. يحاول الماء النقي تخفيف المحلول عن طريق الانتقال عبر الغشاء شبه القابل للنفاذ. في النهاية ، يتسبب الوزن الإضافي للماء الزائد الموجود على اليسار في ضغط كافٍ لإيقاف التناضح.

الضغط الاسموزي هو الضغط الذي يجب تطبيقه على المحلول لمنع التدفق الداخلي للمياه عبر غشاء شبه نافذ. يمكن أيضًا تفسير الضغط الاسموزي على أنه الضغط الضروري لإلغاء التناضح. تتمثل إحدى طرق إيقاف التناضح في زيادة الضغط الهيدروستاتيكي على جانب المحلول من الغشاء ؛ يؤدي هذا في النهاية إلى ضغط جزيئات المذيب بشكل أقرب من بعضها البعض ، مما يزيد من "ميلها للهروب". يمكن زيادة ميل المحلول المتسرب حتى يتساوى في النهاية مع الجزيئات الموجودة في المذيب النقي ؛ في هذه المرحلة ، سيتوقف التناضح. الضغط الاسموزي هو الضغط المطلوب لتحقيق التوازن التناضحي.

الضغط الاسموزي. الضغط الاسموزي هو الضغط المطلوب لإيقاف التناضح.

يمكن تقريب الضغط الاسموزي (II) لمحلول مثالي بواسطة معادلة مورس:

$ Pi = أنا M R T $

هنا ، i هو عامل van 't Hoff ، M هو مولارية المحلول ، R هو ثابت الغاز ، و T هي درجة الحرارة المطلقة بالكلفن. يمكننا أن نرى من هذه المعادلة أن كمية المذاب الموجودة في المحلول ستؤثر بشكل مباشر على الضغط الاسموزي للنظام.

مثال

ما هو الضغط الاسموزي لمحلول 1.35 مولار من كلوريد الصوديوم عند 25 $ ^ Circ $ج؟

أولاً ، قم بملء جميع المعلومات الضرورية ، ثم قم بحل:

أنا = 2 (ينقسم كلوريد الصوديوم إلى جسيمين)

م = 1.35 $ frac {moles} {L} $

ص = 0.0821 $ frac {L times atm} {K times mol} $

T = 25 $ ^ Circ $ج + 273 = 298 ك

$ Pi = 2 times 1.35 times 0.0821 times 298 $

$ Pi = 66.1 atm $


الماخذ الرئيسية

  • التناضح هو الحركة الصافية لجزيئات المذيب من خلال غشاء منفذ جزئيًا إلى منطقة ذات تركيز مذاب أعلى من أجل معادلة تركيزات المذاب على الجانبين.
  • يوفر التناضح الوسيلة الأساسية التي يتم من خلالها نقل المياه داخل وخارج الخلايا.
  • التنظيم الأسموزي هو آلية التوازن في الكائن الحي للوصول إلى التوازن في الضغط الاسموزي.
  • إذا كان الوسط ناقص التوتر ، ستكتسب الخلايا الماء من خلال التناضح.
  • إذا كان الوسط مفرط التوتر ، ستفقد الخلايا الماء من خلال التناضح.

الفرق بين الضغط الهيدروستاتيكي والضغط الاسموزي

يُعرَّف الضغط بأنه القوة لكل وحدة مساحة مطبقة في اتجاه عمودي على الجسم. الضغط الهيدروستاتيكي هو الضغط الذي تتعرض له نقطة داخل السائل. الضغط الاسموزي هو الضغط المطلوب لإيقاف انتقال السوائل في الغشاء شبه المنفذ. تلعب هذه المفاهيم دورًا حيويًا في مجالات مثل الهيدروستاتيكا والبيولوجيا وعلوم النبات والعديد من المجالات الأخرى. من الضروري أن يكون لديك فهم واضح لهذه المفاهيم من أجل التفوق في مثل هذه المجالات. في هذه المقالة ، سنناقش ماهية الضغط الاسموزي والضغط الهيدروستاتيكي ، وتعريفات هذين ، وأوجه التشابه بين الضغط الهيدروستاتيكي والضغط الاسموزي وأخيراً الفرق بين الضغط الاسموزي والضغط الهيدروستاتيكي.

ما هو الضغط الهيدروستاتيكي؟

ضغط المائع الساكن يساوي وزن عمود المائع فوق النقطة التي يقاس فيها الضغط. لذلك ، فإن ضغط المائع الثابت (غير المتدفق) يعتمد فقط على كثافة السائل ، وتسارع الجاذبية ، والضغط الجوي وارتفاع السائل فوق النقطة التي يقاس بها الضغط. يمكن أيضًا تعريف الضغط على أنه القوة التي تمارسها اصطدامات الجسيمات. بهذا المعنى ، يمكن حساب الضغط باستخدام النظرية الحركية الجزيئية للغازات ومعادلة الغاز. مصطلح "مائي" يعني الماء ومصطلح "ثابت" يعني عدم التغيير. هذا يعني أن الضغط الهيدروستاتيكي هو ضغط الماء غير المتدفق. ومع ذلك ، هذا ينطبق أيضًا على أي سائل بما في ذلك الغازات. نظرًا لأن الضغط الهيدروستاتيكي هو وزن عمود المائع فوق النقطة المقاسة ، فيمكن صياغته باستخدام P = hdg ، حيث P هو الضغط الهيدروستاتيكي ، h هو ارتفاع سطح السائل من النقطة المقاسة ، d هي كثافة السائل ، و g تسارع الجاذبية. الضغط الكلي على النقطة المقاسة هو انسجام الضغط الهيدروستاتيكي والضغط الخارجي (أي الضغط الجوي) على سطح السائل.

ما هو الضغط الاسموزي؟

عندما يتم تقسيم محلولين لهما تركيزات مذابة مختلفة بواسطة غشاء شبه منفذ ، فإن المذيب في الجانب منخفض التركيز يميل إلى الانتقال إلى جانب التركيز العالي. تخيل بالونًا مصنوعًا من غشاء شبه منفذ مملوء بمحلول عالي التركيز مغمور داخل مذيب منخفض التركيز. سينتقل المذيب إلى داخل الغشاء. سيؤدي ذلك إلى ارتفاع ضغط الغشاء من الداخل. يُعرف هذا الضغط المرتفع باسم الضغط الاسموزي للنظام. هذه آلية حيوية في نقل الماء إلى داخل الخلايا. بدون هذه الآلية ، حتى الأشجار لا تستطيع البقاء على قيد الحياة. يُعرف عكس الضغط الاسموزي بإمكانية الماء ، وهو ميل المذيب للبقاء في المحلول. كلما زاد الضغط الأسموزي ، ستنخفض إمكانات الماء.

ما هو الفرق بين الضغط الهيدروستاتيكي والضغط الاسموزي؟

• يلاحظ الضغط الهيدروستاتيكي في أي سائل لا يتحرك. الضغط التناضحي موجود فقط في أنظمة محددة حيث يتم فصل المحلول والمذيب بواسطة غشاء شبه منفذ.

• لا يمكن أن يحدث الضغط الاسموزي مع سائل نقي فقط. مطلوب حلان مركزان مختلفان للضغط الاسموزي. يمكن أن يحدث الضغط الهيدروستاتيكي مع سائل واحد فقط.


التناضح والضغط الهيدروستاتيكي - علم الأحياء

يُعرَّف المحلول بأنه خليط متجانس من كل من المذاب والمذيب. تتميز الحلول عمومًا بخصائص مختلفة عن الجزيئات المذيبة والمذابة التي تتكون منها. تعتمد بعض الخصائص الخاصة للحلول فقط على كمية الجزيئات المذابة الذائبة ، بغض النظر عن ماهية هذا المذاب ، تُعرف هذه الخصائص بالخصائص التجميعية.

يتم تعريف التناضح على أنه صافي التدفق أو الحركة مذيب الجزيئات من خلال غشاء نصف نافذ يتم من خلاله المذاب الجزيئات لا تستطيع يمر. إذا تم وضع محلول يتكون من جزيئات مذابة وجزيئات مذيبة على جانب واحد من الغشاء وتم وضع مذيب نقي على الجانب الآخر ، فسيكون هناك تدفق صافي للمذيب في جانب المحلول من الغشاء.

تخيل حدوث تناضح في أنبوب عمودي على شكل حرف U. سيستمر ارتفاع المحلول في الزيادة بسبب التدفق الصافي للمذيب حتى يتسبب الضغط الإضافي للارتفاع في توقف تدفق المحلول. يمكن تحويل فرق الارتفاع بين الجانبين إلى ضغط للعثور على الضغط الاسموزي الذي يمارسه المذيب النقي على المحلول.

أنبوب U يظهر الضغط الأسموزييوجد على الجانب الأيسر من أنبوب U محلول مائي ، وعلى الجانب الأيمن يوجد ماء نقي. يحاول الماء النقي تخفيف المحلول عن طريق الانتقال عبر الغشاء شبه القابل للنفاذ. في النهاية ، يتسبب الوزن الإضافي للماء الزائد الموجود على اليسار في ضغط كافٍ لإيقاف التناضح.

الضغط الاسموزي هو الضغط الذي يجب تطبيقه على المحلول لمنع التدفق الداخلي للمياه عبر غشاء شبه نافذ. يمكن أيضًا تفسير الضغط الاسموزي على أنه الضغط الضروري لإلغاء التناضح. تتمثل إحدى طرق إيقاف التناضح في زيادة الضغط الهيدروستاتيكي على جانب المحلول من الغشاء ، مما يؤدي في النهاية إلى تقارب جزيئات المذيب معًا ، مما يؤدي إلى زيادة & # 8220 ميلها إلى الهروب. & # 8221 يمكن رفع اتجاه الهروب من المحلول حتى يتساوى في النهاية في هذه المرحلة من الجزيئات في المذيب النقي ، سيتوقف التناضح. الضغط الاسموزي هو الضغط المطلوب لتحقيق التوازن التناضحي.

الضغط الاسموزيالضغط الاسموزي هو الضغط المطلوب لإيقاف التناضح.

يمكن تقريب الضغط الاسموزي (II) لمحلول مثالي بواسطة معادلة مورس:

هنا، أنا هو عامل van & # 8216t Hoff ، م هي مولارية المحلول ، ر هو ثابت الغاز ، و تي هي درجة الحرارة المطلقة في كلفن. يمكننا أن نرى من هذه المعادلة أن كمية المذاب الموجودة في المحلول ستؤثر بشكل مباشر على الضغط الاسموزي للنظام.


توترية

توترية يصف كمية المذاب في المحلول. يُطلق على مقياس توتر المحلول ، أو إجمالي كمية المواد المذابة في كمية محددة من المحلول ، الأسمولية. تستخدم ثلاثة مصطلحات - ناقص التوتر ، متساوي التوتر ، وفرط التوتر - لربط الأسمولية للخلية بالاسمولية للسائل خارج الخلية الذي يحتوي على الخلايا. كل هذه المصطلحات الثلاثة هي أ مقارنة بين حلين مختلفين (على سبيل المثال ، داخل خلية مقارنة بخارجها).

في نقص الضغط المحلول ، مثل ماء الصنبور ، يحتوي السائل خارج الخلية على تركيز منخفض من المواد المذابة عن السائل الموجود داخل الخلية ، ويدخل الماء إلى الخلية. (في الأنظمة الحية ، تكون النقطة المرجعية دائمًا هي السيتوبلازم ، وبالتالي فإن البادئة هيبو& # 8211 يعني أن السائل خارج الخلية يحتوي على تركيز أقل من المواد المذابة ، أو أسمولية أقل من سيتوبلازم الخلية.) وهذا يعني أيضًا أن السائل خارج الخلية يحتوي على تركيز أعلى من الماء من الخلية. في هذه الحالة ، سيتبع الماء تدرج تركيزه ويدخل الخلية. قد يتسبب هذا في انفجار خلية حيوانية ، أو ليز.

في مفرط التوتر الحل (البادئة مفرط& # 8211 يشير إلى السائل خارج الخلية الذي يحتوي على تركيز أعلى من المواد المذابة من سيتوبلازم الخلية) ، يحتوي السائل على كمية من الماء أقل مما تحتويه الخلية ، مثل مياه البحر. نظرًا لأن الخلية تحتوي على تركيز منخفض من المواد المذابة ، فإن الماء سيترك الخلية. في الواقع ، المذاب هو سحب الماء من الخلية. قد يتسبب هذا في ذبول خلية حيوانية ، أو كرينات.

في مساوي التوتر المحلول ، فإن السائل خارج الخلية له نفس الأسمولية مثل الخلية. إذا كان تركيز المذابات في الخلية يتطابق مع تركيز السائل خارج الخلية ، فلن تكون هناك حركة صافية للماء داخل الخلية أو خارجها. ستحتفظ الخلية بمظهرها & # 8220normal & # 8221. تأخذ خلايا الدم في المحاليل مفرطة التوتر ، متساوية التوتر ، وخفض التوتر مظاهر مميزة (الشكل 4).

تذكر أن كل هذه المصطلحات الثلاثة هي مقارنات بين حلين (أي داخل الخلية وخارجها). يمكن للحل & # 8217t أن يكون ناقص التوتر ، مثل قول أن بوب أطول. هذا لا يعني & # 8217t & # 8211 عليك أن تقول أن بوب أطول من مايك. يمكنك القول أن المحلول داخل الخلية ناقص التوتر بالنسبة للمحلول خارج الخلية. هذا يعني أيضًا أن المحلول الخارجي مفرط التوتر بالنسبة إلى المحلول الداخلي (تمامًا مثل مايك سيكون أقصر من بوب).

الشكل 4 يغير الضغط التناضحي شكل خلايا الدم الحمراء في المحاليل مفرطة التوتر ، متساوي التوتر ، ونقص التوتر. (الائتمان: تعديل العمل لماريانا رويز فياريال)

تمتلك بعض الكائنات الحية ، مثل النباتات والفطريات والبكتيريا وبعض الطلائعيات جدران الخلايا التي تحيط بغشاء البلازما وتمنع تحلل الخلايا. يمكن أن يتوسع غشاء البلازما فقط إلى الحد الأقصى لجدار الخلية ، لذلك لن تتلاشى الخلية. في الواقع ، يكون السيتوبلازم في النباتات دائمًا مفرط التوتر قليلاً مقارنة بالبيئة الخلوية ، وسوف يدخل الماء دائمًا إلى الخلية النباتية إذا كان الماء متاحًا. ينتج هذا التدفق للمياه ضغط تورغ، مما يؤدي إلى تصلب جدران الخلايا في النبات (الشكل 5). في النباتات غير الخشبية ، يدعم ضغط التورجر النبات. إذا أصبحت خلايا النبات مفرطة التوتر ، كما يحدث في الجفاف أو إذا لم يتم سقي النبات بشكل كافٍ ، فإن الماء سيترك الخلية. تفقد النباتات ضغط التورم في هذه الحالة وتذبل.

الشكل 5 يعتمد ضغط التورغ داخل الخلية النباتية على توتر المحلول الذي يستحم فيه. (الائتمان: تعديل العمل بواسطة ماريانا رويز فياريال)


ولكن ، قبل الدخول في موضوع علاقته بمجال الصحة والطب ، نحدد بإيجاز السمات العامة لما هو الضغط الهيدروستاتيكي وما يتكون منه. لنرى & # 8217s…

ما هو الضغط الهيدروستاتيكي؟

يشير الضغط الهيدروستاتيكي إلى الضغط الذي يمارسه أي سائل في مكان مغلق. إذا كان السائل في وعاء ، فسيكون هناك بعض الضغط على جدار تلك الحاوية.

الضغط الهيدروستاتيكي هو الضغط الناتج عن وزن السائل عند نقطة قياس ، عندما يكون السائل في حالة سكون.

ارتفاع عمود السائل ذي الكثافة المنتظمة يتناسب طرديًا مع الضغط الهيدروستاتيكي.

الخصائص الهيدروستاتيكية للسائل ليست ثابتة والعوامل الرئيسية التي تؤثر عليها هي كثافة السائل والجاذبية المحلية.

من الضروري معرفة كلتا الكميتين لتحديد الضغط الهيدروستاتيكي لسائل معين.

الضغط الهيدروستاتيكي هو القوة التي تمارسها جزيئات السوائل على بعضها البعض بسبب جاذبية الأرض.

تحدث هذه القوة إذا كان المائع في حالة حركة أو في حالة توقف تام ، وتجبر السوائل على الأمام أو الخارج عند مواجهة منطقة أقل مقاومة في مجالها.

هذه الطاقة هي التي تدفع الماء من ثقب في كوب ورقي ، والغاز من التسرب في الأنبوب والدم من الأوعية إلى الأنسجة المحيطة.

تؤدي زيادة الارتفاع إلى زيادة مقدار الضغط الهيدروستاتيكي

كما أن السائل الذي يتدفق إلى أسفل يزيد الضغط أيضًا ، مما يتسبب في تدفق المياه التي تنتقل عبر الشلالات بشكل أسرع من الماء الذي يتدفق عبر التيار حتى يسقط.

درجة الحرارة هي عامل آخر يؤثر على الضغط لأنه عندما ترتفع درجات الحرارة ، تتحرك الجزيئات بمعدل أسرع ، مما يزيد الضغط.

تستخدم الصناعات عادة طرق اختبار الضغط الهيدروستاتيكي لضمان بقاء السوائل في بيئات محصورة.

لا تضمن الاختبارات عدم تسرب الأنابيب وأنواع الحاويات الأخرى فحسب ، بل تتحقق أيضًا من قدرة المواد على تحمل ضغط أكبر للتغيرات البيئية المحتملة.

ليس من غير المألوف أن تمارس الشركات قوى داخلية 150 مرة أكثر من المعتاد ، بينما تتحكم في تغيرات الضغط باستخدام الأجهزة.

إذا تخيلنا حاوية على شكل عمود ، يمكننا أن نرى أن الضغط الذي يندفع مقابل جدارها يكون أكبر في الخلفية ، والذي سيكون في الجزء العلوي. يرتبط هذا جزئيًا بقوة الجاذبية.

الشعيرات الدموية هي مكافئة لحاوية على شكل عمود ، يتم تدويرها على جانبها. يُعرف الضغط الذي يمارسه الدم على الشعيرات الدموية بضغط الدم.

تعني قوة الضغط الهيدروستاتيكي أن الدم يتحرك على طول الشعيرات الدموية ، ويتحرك السائل عبر مسامه إلى الفضاء الخلالي.

تعني هذه الحركة أن الضغط الذي يمارسه الدم سينخفض ​​، ويتحرك الدم على طول الشعيرات الدموية ، من الشرايين إلى النهاية الوريدية.

إستاتيكا الموائع أو الهيدروستاتيكي هي فرع ميكانيكا الموائع التي تدرس السوائل غير القابلة للضغط أثناء الراحة.

يغطي دراسة الظروف التي تكون السوائل في ظلها في حالة راحة في توازن مستقر مقابل ديناميكيات الموائع ، ودراسة السوائل المتحركة.

يتم تصنيف الهيدروستاتيك كجزء من السائل الساكن ، وهو دراسة جميع السوائل ، غير القابلة للضغط أو غير القابلة للضغط ، أثناء الراحة.

تعتبر الهيدروستاتيات أساسية للهيدروليكا وهندسة المعدات لتخزين ونقل واستخدام السوائل.

كما أنه وثيق الصلة بالجيوفيزياء والفيزياء الفلكية (على سبيل المثال ، في فهم الصفائح التكتونية وحالات الشذوذ في مجال الجاذبية الأرضية & # 8217s) ، والأرصاد الجوية ، والطب (في سياق ضغط الدم) والعديد من المجالات الأخرى.

تقدم الهيدروستاتيك تفسيرات مادية للعديد من ظواهر الحياة اليومية ، مثل سبب تغير الضغط الجوي مع الارتفاع ، ولماذا يطفو الخشب والزيت على الماء ولماذا يكون سطح الماء دائمًا مسطحًا وأفقيًا ، بغض النظر عن شكل الحاوية الخاصة بك.

الضغط في سوائل الراحة

نظرًا للطبيعة الأساسية للسوائل ، لا يمكن للسائل أن يبقى في حالة سكون في ظل وجود إجهاد القص. ومع ذلك ، يمكن للسوائل أن تمارس ضغطًا طبيعيًا على أي سطح ملامس.

إذا اعتبر أن نقطة المائع عبارة عن مكعب صغير متناهي الصغر ، فإنه يتبع من مبادئ التوازن أن الضغط على كل جانب من وحدة السوائل هذه يجب أن يكون متساويًا.

إذا لم يكن الأمر كذلك ، فإن السائل يتحرك في اتجاه القوة الناتجة.

وبالتالي ، فإن الضغط على السائل في حالة السكون متناحٍ أي أنه يعمل بنفس القدر في جميع الاتجاهات.

تسمح هذه الميزة للسوائل بنقل القوة عبر طول الأنابيب أو الأنابيب ، أي أن القوة المطبقة على سائل في خط الأنابيب تنتقل ، عبر السائل ، إلى الطرف الآخر من الأنبوب.

تمت صياغة هذا المبدأ أولاً ، في شكل موسع قليلاً ، بواسطة Blaise Pascal ، ويسمى الآن قانون Pascal & # 8217s.

في سائل عند الراحة ، تختفي جميع قوى الاحتكاك والقصور الذاتي وتسمى حالة توتر النظام الهيدروستاتيكي.

عندما يتم تطبيق شرط V = 0 هذا على معادلة Navier-Stokes ، يصبح تدرج الضغط دالة لقوى الجسم فقط.

بالنسبة للسائل المتجه للضغط في مجال القوة المحافظة كمجال قوة الجاذبية ، فإن الضغط الذي يمارسه السائل في حالة توازن يصبح دالة للقوة التي تمارسها الجاذبية.

الضغط الهيدروستاتيكي في مجال الطب

الأوعية الدموية لها طريقة فريدة في الحفاظ على ضغط كافٍ في جميع أنحاء الجسم. الضغط الشرياني الشعري الهيدروستاتيكي عادة ما يقيس 35 ملم زئبق أو 35 ملم زئبق. يبلغ ضغط الشعيرات الدموية الوريدية عادة 15 مم زئبق.

تؤدي القوة الكامنة وراء تقلصات القلب إلى جانب الجاذبية التي تسحب الدم بعيدًا عن القلب إلى زيادة الضغط.

تقلل الطبيعة المسامية للشعيرات الدموية الوريدية أيضًا من ضغط الدم المتدفق.

تتدفق المكونات السائلة للدم بشكل طبيعي عبر المسام إلى الأنسجة الخلالية بسبب هذا الضغط ، تاركة وراءها الدهون والبروتينات والجزيئات كبيرة جدًا بحيث لا يمكن الهروب منها.

هذا عادة ما يقلل الضغط الوريدي. على العكس من ذلك ، فإن الضغط المتزايد داخل الأنسجة يبذل قوة تجاه الشعيرات الدموية ، وهو ما يسمى الضغط الاسموزي الهيدروستاتيكي.

بينما يدفع الضغط الاسموزي السوائل إلى المسام الشعرية ، فإن الشحنات الكهربائية للمواد الصلبة داخل الوعاء تتسبب في ارتباط الجزيئات أثناء تدفقها إلى الدم.

يسمى هذا التفاعل بتأثير جيبس ​​دونان.

يعمل الضغط الاسموزي وتأثير جيبس ​​دونان معًا على استخراج السوائل من الأنسجة الخلالية إلى البلازما ، وهو ما يُعرف بالضغط الاسموزي الغرواني.

عندما يلاحظ الجسم كمية منخفضة بشكل غير طبيعي من الضغط الوريدي ، فإن الشرايين عادة ما تعوض عن الضيق.

عندما يحدث تلف في الوعاء ، تحتوي البلازما على عدد غير كافٍ من المواد الصلبة ، أو تخفض ضغط الدم ، ثم تحدث وذمة أو تورم.

الضغط الهيدروستاتيكي الشعري:

يؤدي هذا الضغط إلى إخراج السائل من الشعيرات الدموية (أي الترشيح) ، ويكون أعلى عند الطرف الشرياني للشعيرات الدموية وينخفض ​​عند الطرف الوريدي.

اعتمادًا على العضو ، يمكن أن ينخفض ​​الضغط على طول الشعيرات الدموية عند 15-30 مم زئبق (تدرج ضغط محوري أو طولي).

يفضل التدرج المحوري الترشيح في نهاية الشرايين وإعادة الامتصاص في النهاية الوريدية للشعيرات الدموية.

ضغط الأنسجة (خلالي):

يتم تحديد هذا الضغط الهيدروستاتيكي من خلال حجم السائل الخلالي وامتثال النسيج الخلالي ، والذي يتم تعريفه على أنه التغيير في الحجم مقسومًا على التغيير في الضغط.

كلما زادت السوائل التي تتسرب إلى الفجوة ، زاد حجم الفراغ الخلالي والضغط الهيدروستاتيكي داخل هذا الفضاء. في بعض الأعضاء ، يكون الامتثال الخلالي منخفضًا ، مما يعني أن الزيادات الطفيفة في الحجم الخلالي تؤدي إلى زيادات كبيرة في الضغط.

ومن الأمثلة على ذلك الدماغ والكلى ، والمغلفان بعظم صلب (دماغ) أو كبسولة (كلية).

على العكس من ذلك ، تتمتع الأنسجة الرخوة مثل الجلد والعضلات والرئتين بامتثال كبير ، وبالتالي ، يمكن أن يخضع الفراغ الخلالي لتوسع كبير مع زيادة طفيفة نسبيًا في الضغط.

مع زيادة الحجم الخلالي ، يزداد الضغط الخلالي ، مما قد يحد من كمية التسرب في الخلالي لأن هذا الضغط يعارض الضغط الهيدروستاتيكي الشعري.

بمعنى آخر ، مع انخفاض تدرج الضغط الهيدروستاتيكي بسبب الزيادة في الضغط الخلالي ، سيتم تخفيف ترشيح السوائل. ومع ذلك ، يمكن أن تؤدي الزيادات الكبيرة في الضغط الخلالي للأنسجة إلى تلف الأنسجة وموت الخلايا.

عادة ، يكون الضغط الخلالي قريبًا من الصفر. يكون في بعض الأنسجة تحت الغلاف الجوي قليلاً ، بينما يكون إيجابيًا في حالات أخرى.

ضغط الأورام الشعري الشعري:

نظرًا لأن الحاجز الشعري يسهل اختراق الأيونات ، فإن الضغط التناضحي داخل الشعيرات الدموية يتم تحديده بشكل أساسي بواسطة بروتينات البلازما غير منفذة نسبيًا.

لذلك ، بدلاً من الحديث عن الضغط & # 8220osmotic & # 8221 ، يُطلق على هذا الضغط & # 8220oncotic & # 8221 أو & # 8220colloidal osmotic & # 8221 الضغط لأنه يتم إنشاؤه بواسطة الغرويات.

ينتج الألبومين حوالي 70٪ من ضغط الأورام. عادة ما يكون هذا الضغط 25-30 مم زئبق.

يزداد ضغط الأورام في جميع أنحاء الشعيرات الدموية ، خاصة في الشعيرات الدموية التي تحتوي على شبكة ترشيح عالية (على سبيل المثال ، في الشعيرات الدموية الكبيبية الكلوية) ، لأن سائل الترشيح يترك البروتينات التي تؤدي إلى زيادة تركيز البروتين.

عادة ، عند قياس ضغط الأورام ، يتم قياسه من خلال غشاء نصف نافذ يكون نافذًا للسوائل والكهارل ، ولكن ليس لجزيئات البروتين الكبيرة.

ومع ذلك ، في معظم الشعيرات الدموية ، يكون للجدار (بشكل أساسي البطانة) نفاذية محدودة للبروتينات.

تعتمد النفاذية الفعلية للبروتين على نوع الشعيرات الدموية وكذلك على طبيعة البروتين (الحجم والشكل والشحنة).

بسبب هذه النفاذية المحدودة ، يكون ضغط الأورام الفعلي الناتج من خلال غشاء الشعيرات الدموية أقل من الضغط المحسوب من تركيز البروتين.

يمكن تحديد تأثيرات نفاذية البروتين المحدودة على ضغط الأورام الفسيولوجي من خلال معرفة معامل الانعكاس (σ) لجدار الشعيرات الدموية.

إذا كانت الشعيرات الدموية غير منفذة للبروتين فإنها تساوي 1.

عندما تكون قيمة منخفضة جدًا ، فقد يكون لضغوط الأورام في البلازما والأنسجة تأثير ضئيل على صافي القوة الدافعة.

الجرح (الخلالي):

يعتمد الضغط الورمي للسائل الخلالي على تركيز البروتين الخلالي ومعامل الانعكاس لجدار الشعيرات الدموية.

كلما زاد نفاذ الحاجز الشعري للبروتينات ، زاد ضغط الأورام الخلالي.

يتم تحديد هذا الضغط أيضًا من خلال كمية ترشيح السوائل في الفجوة. على سبيل المثال ، تقلل زيادة الترشيح الشعري من تركيز البروتين الخلالي وتقلل من ضغط الأورام.

يؤدي انخفاض ضغط الأورام الخلالي إلى زيادة ضغط الأورام الصافي عبر البطانة الشعرية ، والتي تعارض الترشيح وتعزز إعادة الامتصاص وبالتالي تعمل كآلية للحد من تسرب الشعيرات الدموية.

في & # 8220 نموذجي & # 8221 ، يكون ضغط الأورام للأنسجة حوالي 5 مم زئبق (أي أقل بكثير من الضغط الورمي للبلازما الشعرية).

ما هو الفرق بين ضغط الأورام والضغط الهيدروستاتيكي؟

يزيد الضغط الهيدروستاتيكي من الترشيح عن طريق دفع السائل والمذاب خارج الشعيرات الدموية ، في حين أن ضغط الأورام الشعري (المعروف أيضًا باسم الضغط الاسموزي الغرواني) يسحب السائل إلى الشعيرات الدموية و / أو يمنع الضغط الهيدروستاتيكي.

يعتمد الضغط الهيدروستاتيكي على الضغط الذي يمارسه ضغط الدم على جدران الشعيرات الدموية ، بينما يوجد ضغط الأورام بسبب البروتينات ، مثل الألبومين والجلوبيولين والفيبرينوجين ، التي لا تترك الشعيرات الدموية وتستخرج الماء.

تعمل نفس القوى أيضًا على السائل الخلالي.

تنقل الشرايين الدم المؤكسج والمواد المغذية إلى أنسجة التمثيل الغذائي في الجسم. ينتقل هذا الدم المؤكسج عبر شبكة الشعيرات الدموية داخل الأنسجة.

يسمى تبادل السوائل في الشعيرات الدموية دوران الأوعية الدقيقة. الضغط الهيدروستاتيكي وضغط الأورام هما نوعان من القوى الدافعة التي تتدخل في حركة السوائل أثناء دوران الأوعية الدقيقة.

الفرق الرئيسي بين الضغط الهيدروستاتيكي وضغط الأورام هو أن الضغط الهيدروستاتيكي هو القوة التي تدفع السائل خارج الشعيرات الدموية ، بينما ضغط الأورام هو القوة التي تدفع السائل إلى الشعيرات الدموية.

تم وصف التفاعل العام بين الضغط الهيدروستاتيكي وضغط الأورام بواسطة مبدأ ستارلينج .


ما هو الضغط الهيدروستاتيكي

الضغط الهيدروستاتيكي هو الضغط في أي نقطة لسائل غير متدفق بسبب قوة الجاذبية. ضع في اعتبارك إناء من الماء. الضغط على سطح الماء هو الضغط الجوي. هذا هو الضغط الذي يمارسه الغلاف الجوي على الماء. ولكن إذا أخذنا في الاعتبار نقطة في منتصف الماء في هذا البرطمان ، فإن الضغط في تلك النقطة يختلف عن ضغط السطح. وذلك لأن الماء فوق تلك النقطة يطبق أيضًا ضغطًا على تلك النقطة بسبب الجاذبية.

الشكل 1: جرة أو وعاء يوضح كثافة (د) الماء والعمق حتى النقطة الوسطى من الجرة

تظهر الصورة أعلاه جرة ماء. هناك ثلاث نقاط محددة عليها. الضغط عند النقطة الموجودة على سطح الماء هو الضغط الجوي. يمكن إعطاء هذا الضغط الجوي كـ π. النقطة في المنتصف على عمق h من السطح. يتم إعطاء الضغط الذي يمارسه السائل على النحو

P هو الضغط المطبق

ح هو عمق أو ارتفاع الجسم السائل

د هي كثافة السائل

لذلك ، يمكن إعطاء الضغط على النقطة الوسطى في الصورة أعلاه ،

الضغط على قاع البرطمان ،

لذلك ، يختلف الضغط الهيدروستاتيكي عند نقاط مختلفة من نفس السائل. لكن الضغط الهيدروستاتيكي عند نقاط في نفس المستوى من نفس السائل هو نفسه.

الشكل 2: جرة من الماء تظهر ثلاث نقاط تقع على نفس المستوى.

في الصورة أعلاه ، توجد "أ" و "ب" و "ج" على نفس المستوى. لذلك ، سيكون الضغط عند كل نقطة هو نفسه. يسبب هذا الضغط الهيدروستاتيكي سرعات مختلفة في تدفق المياه عند نقاط مختلفة من نفس السائل. تظهر هذه الظاهرة في الرسم البياني أدناه.

الشكل 3: سرعات مختلفة للمياه عند مستويات مختلفة.

في الصورة أعلاه ، A و B و C عبارة عن ثقوب تقع على مستويات مختلفة في نفس جرة الماء. تُلاحظ أعلى سرعة عند النقطة C. وذلك بسبب تطبيق ضغط أعلى على النقطة C. يتم ملاحظة أقل سرعة عند النقطة A حيث يتم تطبيق الضغط الجوي فقط على هذه النقطة.


التنافذ

إذا تم فصل محلولين بتركيز مختلف بواسطة غشاء شبه منفذ والذي يكون منفذاً لجزيئات المذيب الأصغر ولكن ليس لجزيئات الذائبة الأكبر ، فإن المذيب سيميل إلى الانتشار عبر الغشاء من الأقل تركيزًا إلى المحلول الأكثر تركيزًا . هذه العملية تسمى التناضح.

التناضح له أهمية كبيرة في العمليات البيولوجية حيث يكون المذيب هو الماء. يعد نقل الماء والجزيئات الأخرى عبر الأغشية البيولوجية أمرًا ضروريًا للعديد من العمليات في الكائنات الحية. عادة ما تتم مناقشة الطاقة التي تحرك العملية من حيث الضغط الاسموزي.


أساليب

يظهر في الشكل 1 نظام ثنائي الطبقة بالإضافة إلى المظهر الجانبي للتركيز النموذجي (في الوضع التقليدي).

تقرأ معادلات نقل المذاب والمذيب في الطبقة الحاجزة بهذه الطريقة

أين ج هو التركيز المرجعي (الافتراضي) الذائب (يُعرَّف المحلول المرجعي (الظاهري) على هذا النحو الذي يمكن أن يكون في حالة توازن ديناميكي حراري مع نقطة معينة داخل الغشاء ، انظر المرجع 18 لمزيد من التفاصيل) ، ω هي نفاذية المذاب ، σ هو معامل الانعكاس المذاب ، يس هو التدفق المذاب ، يالخامس هو حجم التدفق ، هو النفاذية الميكانيكية ، ص هو ضغط هيدروستاتيكي ، π هو الضغط الاسموزي (كلاهما في الحل المرجعي). في الحالة المحددة لـ σ = 1 ، تختزل المعادلتان (6 و 7) إلى نموذج الحل-الانتشار 19.

إذا كانت ثوابت المادة مستقلة عن الإحداثيات أو التركيز (نموذج شبيجلر-كيدم 16) ، يمكن دمج المعادلة (7) فوق سماكة الطبقة الحاجزة

هي النفاذية الهيدروليكية لطبقة الحاجز (كالمعتاد ، نحن نهمل المقاومة الهيدروليكية للدعم المسامي).

في ثوابت المادة الثابتة ، يمكن أيضًا دمج المعادلة (6)

إل هو سمك طبقة الحاجز ، جد هو تركيز المذاب في محلول السحب ، جأنا هو تركيز المذاب في طبقة الحاجز / واجهة الدعم. في الدعم

أين ده هو معامل الانتشار الفعال للمذاب (حساب المسامية المحدودة وانحراف المسام). يمكن أيضًا دمج المعادلة (12) بسهولة.

δ هو سمك الدعم ، جF هو تركيز المادة المذابة في المحلول المخفف (العلف).

بسبب البعد الواحد للتدفقات ، كلا التدفق المذاب ، يس، وتدفق الحجم ، يالخامس، هي نفسها في طبقة الحاجز والدعم. لذلك ، من المعادلة (10) والمعادلة (13) ، نحصل عليها

من أجل التبسيط ، نهمل استقطاب التركيز الخارجي (وجود طبقات محلول غير مقلب بالقرب من أسطح الغشاء). في هذه الحالة ، تركيزات السحب وجانب التغذية على أسطح الغشاء ، جد و جF، من المعروف. أرقام Péclet بيم و بيس تتناسب طرديًا مع تدفق حجم الغشاء ، والذي يتم الحصول عليه من خلال المعادلة (8).

في حالة التناضح غير المتخلف (Δص = 0) ، من خلال افتراض أن الحل مثالي ، يمكننا ربط تدفق حجم الغشاء بفرق التركيز عبر طبقة الحاجز.

أين الخامس هو معامل القياس المتكافئ للملح. باستخدام تعريفات أرقام Péclet للمعادلة (11) والمعادلة (14) بعد بعض التحولات المتطابقة ، نحصل على هذه المعادلة التجاوزية لفرق التركيز بدون أبعاد عبر طبقة الحاجز ،


شاهد الفيديو: Hydrostatic and osmotic pressure. Introduction to #edema (شهر فبراير 2023).