Гидростатическое давление это артериальное

Гидростатическое давление

Гидростатика — это один из разделов гидравлики, изучающий равновесное состояние жидкости и давление, возникающее в жидкости, покоящейся на различных поверхностях.

Гидростатическое давление — основополагающее понятие в гидростатике. Рассмотрим некий произвольный объем жидкости, находящийся в равновесии. Внутри этого объема наметим точку А и мысленно разделим его пополам плоскостью, проходящую через точку А. На этой плоскости выделим участок с площадью S и центром в точке А. Уберем одну половину объема и заменим силу, с которой она действовала на оставшийся объем, уравновешивающей силой F. Таким образом, жидкость во второй половине будет по-прежнему находится в состоянии покоя.

Теперь начнем уменьшать площадку S так, чтобы точка А постоянно находилась внутри нее. При достаточном уменьшении точка А совпадет с площадкой S. И давление в точке А будет определятся формулой P(A) = lim dF/dS при dS стремящемся к нулю.

Тогда давление, оказываемое на площадку S, будет равно сумме давлений, оказываемых на все точки, принадлежащие этой поверхности. То есть другими словами: p=F/S. Гидростатическое давление — это величина, равная частному от деления силы F на площадь S.

Причиной гидростатического давления являются: вес самой жидкости и давление, которое приложено к поверхности жидкости. Таким образом, давление, обусловленное самим весом жидкости, и внешнее давление — виды гидростатического давления. Если жидкость поместить в поршень, и приложить к нему некую силу, то, естественно, давление внутри жидкости повысится. В обычных условиях на жидкость давит атмосферное давление. Если давление на поверхность жидкости ниже атмосферного, то такое давление называется манометрическим.

Жидкость находится в равновесии, если все силы давления, действующие на любой достаточно малый объем жидкости, уравновешиваются друг другом.

Рассмотрим ближе гидростатическое давление и его свойства:

• Для любой точки, произвольно взятой в жидкости, вектор гидростатического давления направлен внутрь ее объема и перпендикулярен площадке, выделенной в объеме.

Докажем это свойство: допустим, что угол, под которым сила приложена к некой площадке, не прямой. Представим силу Р как Р(нормальная), Р( касательная). Предположим, что касательная составляющая не равна нулю, тогда под ее воздействием жидкость должна течь по наклонной, но она покоится в точке. Отсюда напрашивается вывод, что касательная равна нулю и действие давления происходит перпендикулярно площадке. Свойство доказано.

• Величина гидростатического давления одинакова во всех направлениях.

Докажем это свойство гидростатического давления: выделим в произвольном объеме жидкости тетраэдр, две плоскости которого совпадают с координатными плоскостями, а третья выбрана произвольно. В основании получим прямоугольный треугольник. Действие жидкости на каждую грань обозначим: X*(P),Y*(P),Z*(P) Жидкость находится в равновесии, поэтому суммарный результат действия всех сил равен 0.

X*(P)dz –E*(P)de sin a = 0,

Z*(P)dx –E*(P)de cos a = 0

очевидно, что dz = de sin a, dx = de cos a

Свойство доказано. Так как грань была выбрана произвольно, то это равенство справедливо для любого случая.

• Гидростатическое давление изменяется прямо пропорционально глубине. С увеличением глубины давление в точке будет увеличиваться, а с уменьшением глубины погружения – возрастать.

Любая точка жидкости, находящаяся в равновесии, отвечает следующему равенству: j + p/g = j(o) + p(o)/g = H, где j — координата данной точки, j(O) — координата поверхности жидкости, р и р(o) – высота столбов, g – удельный вес жидкости, H – гидростатический напор.

В результате преобразований получим: р = р(о) +g[j(0) –j] или р= р(о) +gh

где h – глубина погружения данной точки, а gh — не что иное, как вес столба жидкости, равного по высоте h и, имеющего в площади основания единицу. Это свойство гидростатического давления носит имя Закон Паскаля.

Гидростатическое давление и его характеристика

Что такое гидростатическое давление? Какими характеристиками оно обладает и в каких единицах измеряется? Если вы любите исследовать физические величины, тогда смело читайте статью до конца.

Общее представление о гидростатическом давлении

Гидростатическое давление – это сила давления водного столба над определенным, условно обозначенным уровнем. Полная удобная подвижность частиц капель жидкости или газа позволяет, находясь в состоянии покоя, передать равносильно давление по всем направлениям. Таким образом, давление воздействует на любую часть плоскостей, что ограничивают жидкость, при использовании силы P, которая по своей характеристике пропорциональна размеру данной поверхности либо направлена по нормали в ее сторону. Гидростатическим давлением называют отношение между Pw, иначе говоря, это давление, создаваемое р на поверхности, равной единице.

В итоге мы получаем довольно легкое уравнение P = pw, которое позволяет точно вычислять давление на конкретную поверхность чего-либо, например сосуда, газа или жидкостных капель, что находятся в условиях, создающих очень малое давление в сравнении с тем, что передается снаружи. К этому аспекту явлений можно отнести практически любые случаи газового давления и расчетов давления воды, находящейся в гидравлическом прессе или аккумуляторе.

Блез Паскаль открыл и описал это жидкостное свойство в 1653-м, однако Симон Стевин знал и использовал это понятие немного раньше.

Разновидности

Виды гидростатического давления:

• Абсолютное, или полное – это давление в любых произвольно взятых точках или жидкостном сечении, равному наружной силе д-ния на ее свободной поверхность P₀ и сложенному со столбом жидкостного давления pgh. Показатель основания жидкостного давления при этом равен единице измерения площади, а высота соответствует глубине, на которую погружена точка или жидкостное сечение:

• Манометрический, или избыточный, вид давления – это величина разности между атмосферным д-нием и гидростатическим д-нием абсолютного типа. Оно характеризует уровень избытка в сравнении с атмосферным:

• Степень разности между давлением атмосферного и абсолютного типа называют вакуумметрическим д-нием. Ее роль заключается в указании нехватки давления до уровня атмосферного.

Способы вычисления давления в жидкостях

Гидростатическое давление присутствует в любой жидкости и обуславливается весом самого вещества p = G/S = mg/S. Известно, что m = pV, тогда p = pgV/S, и с учетом того факта, что V = Sh, мы получаем следующую формулу:

Показатель жидкостной плотности p напрямую зависит от уровня температуры. Для вычисления, требующих невероятной точности, используют специальную формулу. Гидростатическим давлением также называют сумму силы давления, определяющегося величиной веса жидкостного столба и поршневым давлением.

Единицы измерения

Гидростатическое давление, как и другие величины, имеет определенную единицу измерения. На практике его измеряют в кг/см 2 . Если давление очень большое, то его могут выражать при помощи атмосфер, где 1 атмосфера равна давлению в 76 см рт. ст. при нулевой температуре, в условиях широты, где УСТ = 0.0634 кг на 1 см 2 равна 6.21·10 6 дин на поверхность 1 см 2 . Таким образом, получаем 1 атмосферу, равную 1,0333 кг/см 2 , то есть 1,0135·106 дин на 1 см 2 для широтного показателя Парижа. А также гидростатическое давление можно измерять при помощи его парадокса.

Парадокс гидростатического характера и связь с законом Паскаля

Гидростатическое давление и его свойства могут изменяться, что связано с попытками произведения вычислений силы д-ния в определенных обстоятельствах. Сложнее производить вычисления, если необходимо узнать силу давления, оказываемую на негоризонтальные стены сосуда. Причиной давления здесь выступает вес жидкостного столба с бесконечно малой частицей в основании, которая рассматривается на поверхности. Высота выступает вертикальным расстоянием всех таких частиц от свободной жидкостной поверхности. Эти расстояния не будут постоянными для боковых стен. Здесь необходимо использовать, при суммировании боковых стенок, правила интегральных исчислений, давления упирающегося на любые элементы, находящиеся в горизонтальном положении. С учетом всего вышесказанного получаем правило, при котором давление тяжелых жидкостей на любую плоскую стену соответствует весу жидкостного столба, имеющего в качестве основания площадь данной стены, а высота является вертикальным расстоянием ее центра тяжести, удаленного от жидкостной поверхности свободного типа. Из этого следует, что давление на дно сосуда зависит лишь от размера его поверхности, высоты жидкостного уровня, налитого в сам сосуд, и от показателя плотности, а вот форма сосуда не влияет на давление. Такое явление называют гидростатическим парадоксом.

Этот парадокс был доказан Паскалем в опытах с сосудами, расширяющимися кверху и книзу. В первом сосуде избыточный вес жидкостей поддерживали боковые стены, и передавался он при помощи стен, не действуя при этом на дно. А во втором сосуде давление действовало на боковые стены по направлению от низа к верху, и, как результат, облегчало вес на величину, равную недостатку жидкости.

Подводим итоги

В целом гидростатическое давление является важной характеристикой жидкостей, используемой человеком во множестве расчетов и при работе с различными приборами, например насосами. Эта величина имеет некоторые особенности, раскрывающиеся в парадоксе гидростатического давления. Она представлена в трех видах и имеет свою единицу измерения.

Обмен жидкости в капилляре

Прежде чем приступить к изложению материала, несколько базовых определений.

Что такое гидростатическое давление — это давление, вызванное силой тяжести, действующей на жидкость. Оно равно произведению плотности жидкости на ускорение свободного падения и на глубину погружения.

Что такое осмотическое давление — это давление на раствор, отделенный от чистого растворителя полупроницаемой мембраной, при котором прекращается самопроизвольное проникновение молекул растворителя через мембрану (этот процесс называется осмосом). Осмотическое давление зависит от числа осмотически активных частиц (ионов и недиссоциированных молекул), которые находятся в определенном объеме.

Что такое коллоидно-осмотическое (онкотическое) давление — это давление на раствор, обусловленное коллоидными веществами, основу которых составляют альбумины, обеспечивающие порядка 80-85% онкотического давления (нормальное онкотическое давление плазмы примерно 25 мм рт.ст.).

При движении крови по всей длине капилляра между внутрисосудистой жидкостью и интерстициальной происходит обмен, который зависит от уровня гидростатического и коллоидно-осмотического давлений, действующих на капилляр. В начальной части капилляра гидростатическое давление превышает коллоидно-осмотическое, что обеспечивает выход жидкости из капилляра (отток преобладает над притоком). По мере продвижения крови к концу капилляра баланс давлений смещается в сторону коллоидно-осмотического давления, которое на конце капилляра превосходит гидростатическое (точнее сказать, коллоидно-осмотическое давление не изменяется, но уменьшается гидростатическое). В результате этого отток жидкости уменьшается и преобладает ее приток. В нормальных условиях эти процессы обмена жидкостей в капилляре между сосудистым руслом и интерстициальным пространством строго сбалансированы.

При острых кровопотерях, печеночной недостаточности и ряде других патологических процессов, связанных с потерей белка, циркулирующего в плазме, происходит снижение коллоидно-осмотического давления, в результате чего жидкость из системы микроциркуляции начинает переходить в интерстициальное пространство, в результате чего загущается кровь, и теряются ее реологические свойства.

Источники: http://fb.ru/article/11280/gidrostaticheskoe-davlenie, http://www.syl.ru/article/315499/gidrostaticheskoe-davlenie-i-ego-harakteristika, http://diabet-gipertonia.ru/03/2_3_kapillar.html