Máy đo huyết áp hoạt động dựa trên nguyên lý đo áp suất khí trong ống dẫn.
20/28
Máy đo huyết áp hoạt động dựa trên nguyên lý đo áp suất khí trong ống dẫn. Khi nhấn nút \textit{start}, máy sẽ bơm không khí (xem là khí lí tưởng) qua ống dẫn để vào vòng bít trên cánh tay và gây ra áp suất và ngắt dòng chảy của máu hoàn toàn (áp suất khí trong vòng bít đạt giá trị lớn nhất). Khi van mở ra, khí được xả ra khỏi vòng bít làm áp suất trong vòng bít giảm dần đến khi độ chênh lệch $\Delta p$ và áp suất khí quyển bằng với áp suất huyết áp tâm thu và tạo ra âm thanh có thể nghe được nhờ ống nghe giúp máy nhận biết. Sau đó, áp suất khí trong vòng bít tiếp tục giảm xuống cho đến khi âm thanh này mất đi. Ngay khi đó, độ chênh lệch giữa áp suất khí trong vòng bít và áp suất khí quyển bằng huyết áp tâm trương.
Một người dùng máy đo huyết áp có lưu lượng khí bơm vào và xả ra là $30 \,\text{cm}^3/\text{s}$, không khí được bơm vào vòng bít có áp suất bằng áp suất khí quyển $p_0 = 760 \,\text{mmHg}$, ở nhiệt độ $27^\circ \text{C}$. Trong quá trình bơm và xả, nhiệt độ khí được xem không đổi. Sau khi đo xong, kết quả hiện thị trên máy cho biết huyết áp tâm thu là $118 \,\text{mmHg}$, huyết áp tâm trương là $78 \,\text{mmHg}$. Trong quá trình đo, độ chênh lệch giữa áp suất khí trong vòng bít và áp suất khí quyển bắt đầu bơm là $0 \,\text{mmHg}$ (thể tích khí trong vòng bít là $120 \,\text{cm}^3$) và đạt giá trị lớn nhất là $160 \,\text{mmHg}$ (thể tích khí trong vòng bít là $380 \,\text{cm}^3$). Biết $760 \,\text{mmHg} = 101325 \,\text{Pa}$ và bỏ qua thể tích của ống dẫn.
a) Áp suất của khối khí trong vòng bít đạt giá trị nhỏ nhất và lớn nhất trong quá trình đo lần lượt là $760 \,\text{mmHg}$ và $920 \,\text{mmHg}$.
b) Nếu không khí được bơm liên tục vào vòng bít thì để độ chênh lệch giữa áp suất khí trong vòng bít và áp suất khí quyển từ $0 \,\text{mmHg}$ đến $160 \,\text{mmHg}$ ta cần bơm khí trong $9 \,\text{s}$.
c) Lượng không khí đã được bơm vào vòng bít để độ chênh lệch giữa áp suất khí trong vòng bít và áp suất khí quyển tăng từ $0 \,\text{mmHg}$ đến $160 \,\text{mmHg}$ xấp xỉ bằng $0,014 \,\text{mol}$.
d) Động năng tịnh tiến trung bình của các phân tử khí trong vòng bít trước khi bơm không khí vào xấp xỉ bằng $6,21 \cdot 10^{-21} \,\text{J}$.
| Nội dung | Đúng | Sai |
a | Áp suất của khối khí trong vòng bít đạt giá trị nhỏ nhất và lớn nhất trong quá trình đo lần lượt là $760 \,\text{mmHg}$ và $920 \,\text{mmHg}$. | Đ |
|
b | Nếu không khí được bơm liên tục vào vòng bít thì để độ chênh lệch giữa áp suất khí trong vòng bít và áp suất khí quyển từ $0 \,\text{mmHg}$ đến $160 \,\text{mmHg}$ ta cần bơm khí trong $9 \,\text{s}$. |
| S |
c | Lượng không khí đã được bơm vào vòng bít để độ chênh lệch giữa áp suất khí trong vòng bít và áp suất khí quyển tăng từ $0 \,\text{mmHg}$ đến $160 \,\text{mmHg}$ xấp xỉ bằng $0,014 \,\text{mol}$. | Đ |
|
d | d & Động năng tịnh tiến trung bình của các phân tử khí trong vòng bít trước khi bơm không khí vào xấp xỉ bằng $6,21 \cdot 10^{-21} \,\text{J}$. | Đ |
|
a) ĐÚNG
Áp suất khí trong vòng bít lúc bắt đầu bơm là:
\[
p_1 = \Delta p_1 + p_0 = 0 + 760 = 760 \,\text{mmHg}.
\]
Áp suất khí trong vòng bít khi độ chênh lệch giữa áp suất khí trong vòng bít và áp suất khí quyển đạt giá trị lớn nhất là:
\[
p_2 = \Delta p_2 + p_0 = 160 + 760 = 920 \,\text{mmHg}.
\]
Vậy áp suất của khối khí trong vòng bít đạt giá trị nhỏ nhất và lớn nhất trong quá trình đo lần lượt là $760 \,\text{mmHg}$ và $920 \,\text{mmHg}$.
b) SAI
Trong quá trình bơm, nhiệt độ khí không đổi nên ta có:
\[
p_1 V_1 = p_2 V_2 \;\;\Rightarrow\;\; 760 \cdot (120 + 30t) = 920 \cdot 380
\]
\[
\Rightarrow t = \frac{34}{3} \approx 11 \,\text{s}.
\]
c) ĐÚNG
Áp dụng phương trình Clapeyron cho khối khí trong vòng bít tại thời điểm có độ chênh lệch giữa áp suất khí trong vòng bít và áp suất khí quyển bằng $0 \,\text{mmHg}$ và bằng $160 \,\text{mmHg}$ lần lượt ta có:
\[
p_1 V_0 = n_1 R T \quad \Rightarrow \quad n_1 = \frac{p_1 V_0}{R T} = \frac{101325 \cdot 120 \cdot 10^{-6}}{8,31 \cdot (27+273)} \approx 0,0055 \,\text{mol}.
\]
\[
p_2 V_2 = n_2 R T \quad \Rightarrow \quad n_2 = \frac{p_2 V_2}{R T} = \frac{122025 \cdot 380 \cdot 10^{-6}}{8,31 \cdot (27+273)} \approx 0,0195 \,\text{mol}.
\]
Lượng không khí đã được bơm vào vòng bít để độ chênh lệch giữa áp suất khí trong vòng bít và áp suất khí quyển tăng từ $0 \,\text{mmHg}$ đến $160 \,\text{mmHg}$ là:
\[
\Delta n = n_2 - n_1 = 0,0195 - 0,0055 \approx 0,014 \,\text{mol}.
\]
d) ĐÚNG
Động năng tịnh tiến trung bình của phân tử khí trong vòng bít trước khi bơm không khí vào là:
\[
W_\text{đ} = \frac{3}{2} k T = \frac{3}{2} \cdot 1,38 \cdot 10^{-23} \cdot (27 + 273) \approx 6,21 \cdot 10^{-21} \,\text{J}.
\]