MCAT物理:流动
学习MCAT物理的概念，例题和解释
例子问题
问题1:流
扩散可以定义为分子沿不同浓度梯度的净转移。这是一个被动而自发的过程，依赖于分子的随机运动和布朗运动。扩散是一个重要的生物过程，尤其是在呼吸系统中，氧气从肺泡(肺力学的基本单位)扩散到毛细血管中的红细胞。
图1图示:毛细血管将肺泡与邻近细胞分离，并有红细胞。给出了氧气和二氧化碳的分压。用于确定气体交换的一个这样的方程是菲克定律，由:
ΔV =(面积/厚度)·D气体·(P1 -P2）
其中ΔV为流量，面积和厚度为气体通过的透膜，在本例中为咽舌壁。P1和P2分别参考上游和下游的分压。此外,维气体为气体的扩散常数，定义为:
D气体=溶解度/(分子量)^(1/2)
剧烈运动时，血流量会大大增加。与沿毛细血管两侧移动的红细胞相比，向毛细血管中心移动的红细胞对氧扩散有何影响?
没有变化
向中心扩散较低
向中心扩散更高
向周边扩散较低
向中心扩散较低
这是另一个测试流体动力学的问题。在任何流体中，向容器中心方向遇到的阻力都较小;因此，在毛细血管中心移动的红细胞会移动得更快，当氧气扩散到血流中时，“捕捉”氧气的时间更少。有趣的是，同样的特征也有助于解释为什么受损或切断的血管会如此迅速地凝结——凝血因子，如血小板，向外周移动得更慢，从而在伤口附近聚集。
问题1:流
使用以下信息回答问题1-6:
人体的循环系统是一个封闭的系统，由一个泵组成，它通过动脉、毛细血管和静脉在全身输送血液。毛细血管又细又小，使得血液能够很容易地灌注到器官系统中。作为一个封闭的系统，我们可以像电路一样模拟人体循环系统，为使用流体而不是电子进行修改。心脏是液体运动的主要力量，液体通过动脉和静脉，血液流动的阻力取决于灌注率。
为了模拟循环系统中流体的行为，我们可以将欧姆定律V = IR修改为∆P = FR，其中∆P为压力变化量(mmHg)， F为流速(ml/min)， R为流动阻力(mmHg /ml/min)。管内流体的流动阻力由泊肃叶定律描述:R = 8hl/πr4其中l为管子的长度，h为流体的粘度，r为管子的半径。由于红细胞、白细胞和凝血细胞的存在，血液的黏度高于水。
上述方程适用于平滑层流。然而，当湍流存在时，偏差就会发生。湍流可以被描述为非线性或混乱的，具有旋转、汩汩或其他不可预测的流速。湍流可能发生时，管的解剖偏差，例如在急剧弯曲或压缩。当速度超过临界速度v时，我们也可以得到紊流c下面的定义。
vc= NRh / Dρ
NR是雷诺数常数，h是流体的粘度，ρ是流体的密度，D是管子的直径。血液密度为1060kg /m3.．
循环系统的另一个关键特征是，它的设置使器官系统的作用是平行的，而不是串联的。这使得身体可以改变流向每个器官系统的血液量，而这在串行结构中是不可能的。这个设置如图1所示。
下列哪一种紊乱最有可能导致湍流的增加?
一、心排血量增加
2贫血
3肺癌
二只
我只
我和二世
第二和第三
我和二世
由方程可知，临界速度与雷诺数、粘度、管径和流体密度有关。如果我们假设心脏正常跳动，而血液的流速是恒定的，那么临界速度的降低将增加正常速度超过这个临界速度的可能性。这将导致湍流。
看看选项，贫血会导致血液黏度下降，导致临界流速降低，增加湍流的机会。心排血量的增加会增加血液的平均流速，从而可能会超过临界流速，从而导致更多的湍流。肺癌不应该对血液动荡有明显的影响。
问题3:流
使用以下信息回答问题1-6:
人体的循环系统是一个封闭的系统，由一个泵组成，它通过动脉、毛细血管和静脉在全身输送血液。毛细血管又细又小，使得血液能够很容易地灌注到器官系统中。作为一个封闭的系统，我们可以像电路一样模拟人体循环系统，为使用流体而不是电子进行修改。心脏是液体运动的主要力量，液体通过动脉和静脉，血液流动的阻力取决于灌注率。
为了模拟循环系统中流体的行为，我们可以将欧姆定律V = IR修改为∆P = FR，其中∆P为压力变化量(mmHg)， F为流速(ml/min)， R为流动阻力(mmHg /ml/min)。管内流体的流动阻力由泊肃叶定律描述:R = 8hl/πr4其中l为管子的长度，h为流体的粘度，r为管子的半径。由于红细胞、白细胞和凝血细胞的存在，血液的黏度高于水。
上述方程适用于平滑层流。然而，当湍流存在时，偏差就会发生。湍流可以被描述为非线性或混乱的，具有旋转、汩汩或其他不可预测的流速。湍流可能发生时，管的解剖偏差，例如在急剧弯曲或压缩。当速度超过临界速度v时，我们也可以得到紊流c下面的定义。
vc= NRh / Dρ
NR是雷诺数常数，h是流体的粘度，ρ是流体的密度，D是管子的直径。血液密度为1060kg /m3.．
循环系统的另一个关键特征是，它的设置使器官系统的作用是平行的，而不是串联的。这使得身体可以改变流向每个器官系统的血液量，而这在串行结构中是不可能的。这个设置如图1所示。
下列哪项正确地说明了临界速度和阻力之间的关系?
粘度(h)是两个方程共有的，因此，为了找到阻力和临界速度的关系，我们可以利用阻力方程来求解粘度。
重新整理阻力方程，我们就可以在临界速度方程中代入h。
这个方程可以进一步简化。直径是半径的两倍，所以D = 2r。
问题1:流
扩散可以定义为分子在不同位置的不同浓度所产生的梯度下的净转移。这是一个被动的、自发的过程，依赖于分子的随机运动和布朗运动。扩散是一个重要的生物过程，特别是在呼吸系统中，氧气从肺泡(肺力学的基本单位)扩散到毛细血管中的红细胞。
图1描绘了这一过程，显示肺泡被带有红细胞的毛细血管与邻近细胞分离。给出了氧气和二氧化碳的分压。用来确定气体交换的一个方程是菲克定律，由:
在这个方程,
吸气时，膈肌收缩，让氧气迅速进入肺部。气道平均直径的变化会如何影响氧气运动的速度?
气道直径的减小会降低供氧速度
气道直径不会影响供氧速度，但会影响吸气量
气道直径的增加会降低供氧速度
吸入时的氧气速度保持不变，无论气道直径如何
气道直径的减小会增加供氧速度
气道直径的减小会降低供氧速度
注意，两个选项本质上说的是相同的关系。因此，人们可以立即推断他们是错误的。这个问题是以流体动力学的知识为基础的。通常，气道直径的减小会提供更多的阻力，从而降低流体(或气体)的移动速度。想象一下，通过一系列直径越来越窄的吸管吹空气;吸管越窄，吹空气越困难;因此，气道直径的减小会导致氧气速度的降低。
问题5:流
使用以下信息回答问题1-6:
人体的循环系统是一个封闭的系统，由一个泵组成，它通过动脉、毛细血管和静脉在全身输送血液。毛细血管又细又小，使得血液能够很容易地灌注到器官系统中。作为一个封闭的系统，我们可以像电路一样模拟人体循环系统，为使用流体而不是电子进行修改。心脏是液体运动的主要力量，液体通过动脉和静脉，血液流动的阻力取决于灌注率。
为了模拟循环系统中流体的行为，我们可以将欧姆定律V = IR修改为∆P = FR，其中∆P为压力变化量(mmHg)， F为流速(ml/min)， R为流动阻力(mmHg /ml/min)。管内流体的流动阻力由泊肃叶定律描述:R = 8hl/πr4其中l为管子的长度，h为流体的粘度，r为管子的半径。由于红细胞、白细胞和凝血细胞的存在，血液的黏度高于水。
上述方程适用于平滑层流。然而，当湍流存在时，偏差就会发生。湍流可以被描述为非线性或混乱的，具有旋转、汩汩或其他不可预测的流速。湍流可能发生时，管的解剖偏差，例如在急剧弯曲或压缩。当速度超过临界速度v时，我们也可以得到紊流c下面的定义。
vc= NRh / Dρ
NR是雷诺数常数，h是流体的粘度，ρ是流体的密度，D是管子的直径。血液密度为1060kg /m3.．
循环系统的另一个关键特征是，它的设置使器官系统的作用是平行的，而不是串联的。这使得身体可以改变流向每个器官系统的血液量，而这在串行结构中是不可能的。这个设置如图1所示。
去甲肾上腺素的作用之一是外周血管收缩。如果药物使手上的外周血管直径减少了1 / 2，这对流向手上的血液有什么影响?
流量将增加16倍
流量将减少16倍
流量将增加8倍
流量将减少8倍
流量将减少16倍
电阻由公式来测量
如果直径减少一半，半径也减少一半。这将使阻力增加2倍4或16。我们知道循环系统是建立在一个平行系统，所以在任何分支的压力必须是恒定的，只允许流量变化。使用方程∆P = FR，如果阻力增加16倍而流量保持不变，则流量减少16倍，因为压力是恒定的。
∆P = F2R2- F1R1= 0
16 r1= R2
F2R2= F1R1
F216 r1= F1R1
F2= F (1/16)1
问题6:流
哪一种变化会对管道的流量产生最大的增加?
管子的长度增加三倍，压力减半
四倍的压力
两倍的压力
翻倍半径
管子的长度减半，压力增加三倍
翻倍半径
根据泊伊欧拉定律，给出了通过一段管道的流量方程。虽然您不需要记住这个方程，但是您必须在概念的基础上熟悉它所描述的关系。
在这个方程,
对于给定的答案选项，将半径翻倍将使流量乘以
问题1:流
泊肃叶定律是一种有助于解释管道中流体阻力的关系式，它的一个变化是这样给出的:
的公式,
以下哪一种影响会减少抵抗?
延长管
增加液体温度
减少流
提高流体压力
缩小管道
增加液体温度
这个问题可以用逻辑很快地回答出来，很少涉及数学。在给定的方程中，温度本身不是一个直接变量;然而，它确实与粘度有关，
其他的选项要么给出与流动阻力无关的变化，要么增加流动阻力。根据给定的方程，缩小管道和增加长度会增加阻力。流量和压力可以受到阻力的影响，但不能改变系统中给定的阻力。
问题8:流
扩散可以定义为分子在不同位置的不同浓度所产生的梯度下的净转移。这是一个被动的、自发的过程，依赖于分子的随机运动和布朗运动。扩散是一个重要的生物过程，特别是在呼吸系统中，氧气从肺泡(肺力学的基本单位)扩散到毛细血管中的红细胞。
图1描绘了这一过程，显示肺泡被带有红细胞的毛细血管与邻近细胞分离。给出了氧气和二氧化碳的分压。用来确定气体交换的一个方程是菲克定律，由:
在这个方程,
利用图1中的值，假设氧气和二氧化碳的渗透率相等，那么氧气的流量与二氧化碳的流量的比值是多少?
这个问题很棘手，因为它问的是氧气的流速和二氧化碳的流速之间的关系;但是，这个问题也可以通过分别计算每个流量来快速解决。值得注意的是，既然我们已经知道它们具有相同的渗透率，它们唯一不同的值就是它们的分压差和分子量。氧气的分压差为100 - 50或50毫米汞柱，二氧化碳的分压差为50 - 40或10毫米汞柱。
从这里，我们看到，就分压而言，氧气的流量将比二氧化碳大5倍(50/10 = 5);然而，我们仍然必须考虑分子量，这是在方程的底部。氧的分子量是32，二氧化碳的分子量是44;因此，我们可以建立方程，找到因子X，乘以P二氧化碳，得到P氧气
P氧气=(区域/厚度)·溶解度/ 321／2·50 = (x) p二氧化碳=(区域/厚度)·溶解度/ 441／2·10
把等式两边相等的部分划掉，我们就得到:
50/321／2= (X)·10/441／2
而且,X =5·441／2/ 321／2
问题9:流
扩散可以定义为分子沿不同浓度梯度的净转移。这是一个被动而自发的过程，依赖于分子的随机运动和布朗运动。扩散是一个重要的生物过程，尤其是在呼吸系统中，氧气从肺泡(肺力学的基本单位)扩散到毛细血管中的红细胞。
图1图示:毛细血管将肺泡与邻近细胞分离，并有红细胞。给出了氧气和二氧化碳的分压。用于确定气体交换的一个这样的方程是菲克定律，由:
ΔV =(面积/厚度)·D气体·(P1 -P2）
其中ΔV为流量，面积和厚度为气体通过的透膜，在本例中为咽舌壁。P1和P2分别参考上游和下游的分压。此外,维气体为气体的扩散常数，定义为:
D气体=溶解度/(分子量)^(1/2)
在一定条件下，肺泡会扩大或收缩。这两种变化将如何影响ΔV?
ΔV扩大则减少，收缩则增加。
ΔV扩大则减少，收缩则减少。
没有任何影响
ΔV扩大则增加，收缩则减少。
ΔV扩大则增加，收缩则减少。
根据菲克定律，我们可以看到ΔV，即流量，与表面积成正比。因此，如果肺泡增大，表面积也会增大，因此流速也会增加。同样，如果肺泡收缩，总表面积也会收缩，因此流速也会降低。
这个问题主要是测试考生是否能很快地看出ΔV和表面积之间的关系。而且，凭直觉，人们可能会猜测，表面面积越大，气体扩散就越容易，扩散面积也就越大。
问题1:流
下列哪一项会降低流经管道的液体的粘度?
减小管道的直径
降低液体的体积流量
增加温度
增加管道的长度
增加了压力
增加温度
影响粘度的因素有:
1.给定液体的分子结构(即什么液体在流动)
2.温度
3.极端的压力
液体随着温度的升高而变得不那么粘稠。随着温度的升高，分子之间的相对运动速度加快，相互接触的时间减少。这种行为导致分子间力降低，因此粘度降低。
