正確答案:
凡是經受過靜脈輸液(俗稱吊葡萄糖鹽水)的人都知道,當一瓶液體輸完時必定要及時換上另一瓶,而且無論是開始輸液或換瓶等過程中都絕對不能讓空氣(泡)留在皮管裡、針頭裡,否則氣泡會隨著液體一起輸入人體,並順著血液循環系統流動,有可能在小血管、微血管中引起堵塞現象。如果堵塞發生在心臟或腦子等主要部位,嚴重時將危及生命。
小小的氣泡真有如此嚴重的危害嗎?人們的心目中往往留有不可思疑的問號,甚至以為是醫務人員故意嚇唬人的招數而不加理會。然而事實卻是不容置疑的。要瞭解這一道理,還得從液體的表面張力說起。
從滴藥管尖端緩慢流出的液體,並不是呈現為連續的液流,而是一些斷續的液滴;縫衣針、分幣等物體的密度可能為水的密度的幾倍,但如果把它們輕輕放在水面上,就能把水面壓得略有凹陷而不下沉;把清潔的玻璃細管插入水中,則管中的水面呈凹形,且水面高於管外;把管插入水銀中,則管中水銀面呈凸形且低於管外的水銀面。所有這些現象都與液體和另外物質接觸處的界面,或說液體表面有關。
所有的表面現象都表明,液體表面處在張力狀態中,對於液體的邊界面上或液體表面上任一條線兩側的液體,彼此間都有拉力相互作用,這個拉力處在液體表面內並與該線相垂直,這種拉力稱為表面張力。(見圖1)。
肥皂泡具有兩個靠得很近的球面膜,中間為液體。當表面張力使肥皂泡收縮時,泡內空氣被壓縮,壓強增大,直至泡內壓強p與泡外大氣壓強pa。及由表面張力引起的附加壓強△p之和達到平衡為止。即有
p=pa+△p或△p=p-pa
上面討論的是液體與氣體交界處的表面膜中的表面張力,除此之外,固體器壁和液體之間、固體和蒸汽(或空氣)之間也存在表面膜(見圖2),表面膜的厚度約為幾個分子的大小,每種表面膜都有一定的表面張力,為了區分起見我們用帶腳碼的符號分別表示相應的表面張力,它們是v液汽、v固液和v固汽。
靠近容器壁處液體表面的彎曲情況由v固汽和v固液決定。對於不同的固體和液體它們的v固汽和v固液的大小也不同。如圖3所示,不同的固體和液體接觸時,液體表面可以分別形成凸面、凹面和水平面。液體的彎曲表面叫做彎月面。
毛細管中液體表面的彎曲,對於毛細管中液體的流動是有影響的。假設毛細管中有一小段某種浸潤液,可知液柱的兩端形成彎月面。如果兩邊彎月面的彎曲程度相同,即兩邊的附加壓強相等,則液柱就不流動。現在若使左邊的壓強增大到略大於右邊的,此時彎月面的形狀變成圖4所示的樣子,左面的曲率半徑小於右面的,因而兩邊彎月面的附加壓強就不一樣,於是液柱的表面張力就產生了向左的合力,來抵消由左邊壓強增大而對液柱所施的向右的力,這樣液柱仍保持靜止。左邊壓強繼續增大,左邊的彎月面相應彎曲得越厲害,直至達到一定的極限值(譬如說△pm),液柱才開始移動。可見由於彎月面的存在,毛細管中的液滴只有在它二邊的壓強差大於一定數值時(即pA-pB>△pm)才能流動。
現在倘有某種原因使整個液柱被n個氣泡隔裂成若干段。如果現在最右邊的壓強乃是p的話,那麼右邊第一個氣泡中的壓強必須大於(p+△pm)才能使這第一段液柱移動。同理第二個氣泡中的壓強要大於P+2△pm才能使一、二段液柱移動。依次類推,對於第n個氣泡,其右側的壓強必須大於p+n△pm。才能使整個液柱流動,否則液柱就不能流動了。這種因氣泡的存在而使液體的流動受阻的現象,稱為氣體栓塞。當管子各處粗細不勻時,由於細的地方液面彎曲得較厲害,要使液柱流動所增大的壓強值△pm也要相應增大,因而氣體栓塞的現象更易發生。
人體中的血管從心臟到四肢和臟器越來越細,血液中要是有了氣泡,那麼在小血管、微血管等處很可能發生氣體栓塞。如果栓塞發生在心臟、大腦等要害部位,其後果不堪設想。因此,在輸液或靜脈注射等的時
候,應千萬小心,絕不能讓針頭、皮管等輸液器中留有氣泡。
潛水員不能從深海高壓的環境下立即轉移到海面的常壓環境,也是同樣的道理。人的血液中多少溶解有一些氣體,而氣體的溶解程度與壓強有關,壓強大溶解得多,壓強小溶解得少。猶如把常壓下的液體迅速移置低壓條件下,液體會沸騰、出現許多小氣泡一樣,當潛水員從深海高壓環境迅速上升到常壓的海面時,他血液中溶解的氣體會大量析出,氣泡附著於管壁或留滯在血管中,造成氣體栓塞、血流受阻,在人體組織內引起嚴重的障礙,造成致命的危害。因此,深海潛水員務必經過逐級減壓艙,(在各艙要有相當一段時間的適應過程)才能最後安全抵達海面。
由此可知,即使是極小幾個普通空氣泡,在特殊情況下也會致人於死命。這也是人類長期血的經驗教訓之一得,不可等閒視之。
(華東師大許兆新)