[LEGGE DI BOYLE] Come mai la pressione può aumentare anche senza incremento di volume?
Allora premetto che questo dubbio mi è venuto studiando fisiologia.
Nel cuore abbiamo una fase detta isovolumetrica in cui il ventricolo è uno spazio chiuso ( le valvole sono chiuse ) e si contrae. Si ha immediatamente un'incremento di pressione senza che il suo volume si modifichi ( proprio perchè le valvole sono chiuse).
Da qui mi sono detto : sarà la stessa cosa che succede quando prendo una bottiglia d'acqua vuota chiusa e la comprimo : il volume non varia me sento la pressione che aumenta, tant'è che posso far saltar via il tappo se lo svito.
Ma poi ho pensato : che leggi fisiche ci stanno dietro?
La legge di Boyle afferma che per aumentare la pressione io devo per forza diminuire il volume! Allora nell'esempio della bottiglia come faccio ad aumentare la pressione senza che il volume effettivamente diminuisca ( io schiaccio la bottiglia ma essendo chiusa non penso che il suo volume possa variare) ?
Poi sono tornato al sangue e ho pensato che il sangue non è un gas ma un fluido incomprimibile e quindi non vale la legge di boyle : ma allora cosa spiega l'aumento di pressione del sangue ad una contrazione del ventricolo ( senza che si modifichi il volume) ?
Quale legge mi spiega il variare di una pressione di un fluido che sia indipendente dal volume in fluidodinamica?
Ho pensato alla trasformazione ISOCORA , ma questa riguarda anche la temperatura e non penso che influisca..
Insomma ho una gradissima confusione in testa, vi sarei immensamente grati se poteste chiarirmi questi aspetti di relazione pressione-volume nei fluidi. Grazie mille .
Nel cuore abbiamo una fase detta isovolumetrica in cui il ventricolo è uno spazio chiuso ( le valvole sono chiuse ) e si contrae. Si ha immediatamente un'incremento di pressione senza che il suo volume si modifichi ( proprio perchè le valvole sono chiuse).
Da qui mi sono detto : sarà la stessa cosa che succede quando prendo una bottiglia d'acqua vuota chiusa e la comprimo : il volume non varia me sento la pressione che aumenta, tant'è che posso far saltar via il tappo se lo svito.
Ma poi ho pensato : che leggi fisiche ci stanno dietro?
La legge di Boyle afferma che per aumentare la pressione io devo per forza diminuire il volume! Allora nell'esempio della bottiglia come faccio ad aumentare la pressione senza che il volume effettivamente diminuisca ( io schiaccio la bottiglia ma essendo chiusa non penso che il suo volume possa variare) ?
Poi sono tornato al sangue e ho pensato che il sangue non è un gas ma un fluido incomprimibile e quindi non vale la legge di boyle : ma allora cosa spiega l'aumento di pressione del sangue ad una contrazione del ventricolo ( senza che si modifichi il volume) ?
Quale legge mi spiega il variare di una pressione di un fluido che sia indipendente dal volume in fluidodinamica?
Ho pensato alla trasformazione ISOCORA , ma questa riguarda anche la temperatura e non penso che influisca..
Insomma ho una gradissima confusione in testa, vi sarei immensamente grati se poteste chiarirmi questi aspetti di relazione pressione-volume nei fluidi. Grazie mille .
Risposte
Ciao dottor Mario.
Si, hai un po' di confusione. Spero di aiutarti a dipanarla.
Innnazitutto, togli di mezzo l'equazione di stato dei gas perfetti, che vale per …i gas.
Per un liquido, che si suppone incomprimibile (sai che vuol dire?), l'equazione di stato è semplicemente :
$\rho$ = costante.
In realtà anche i liquidi hanno una certa comprimibilità, ma è bassissima.
Quando schiacci un bottiglia ( di plastica suppongo) tappata e piena di acqua solo in parte, l'acqua innanzitutto preme l'aria sovrastante, che si fa comprimere, diminuendo di volume. Poi ad un certo punto la pressione è tal che l'involucro non resiste più, e scoppia.
Se la bottiglia è piena a tappo, e la comprimi, la pressione sale subito, o quasi, a valori intollerabili per l'involucro, che quindi scoppia subito.
Ma chi ti dice che non diminuisce il volume disponibile per il liquido? L'unico modo che hai per aumentare la pressione di un liquido racchiuso in un contenitore è quello di diminuire il volume del contenitore stesso, con forze esterne.
Il ventricolo del cuore, sia esso destro o sinistro, da cui il sangue parte per il grande circolo o il piccolo circolo a seconda se si tratta del sinistro o del destro, è ad un certo istante chiuso, e si contrae : la contrazione del ventricolo ne fa diminuire il volume, e si apre la valvola di mandata; per es. il ventricolo sinistro pompa in questo modo il sangue nell'aorta ascendente attraverso la valvola aortica.
No, non sono un cardiologo né un medico, ma ho avuto a che fare con le valvole cardiache di recente. Per cui mi piace essere informato su quello che succede. In fondo, il cuore è una pompa doppia, e purtroppo è l'unica che abbiamo a bordo, non come sulle navi dove i macchinari essenziali in genere sono duplicati.
Si, hai un po' di confusione. Spero di aiutarti a dipanarla.
Innnazitutto, togli di mezzo l'equazione di stato dei gas perfetti, che vale per …i gas.
Per un liquido, che si suppone incomprimibile (sai che vuol dire?), l'equazione di stato è semplicemente :
$\rho$ = costante.
In realtà anche i liquidi hanno una certa comprimibilità, ma è bassissima.
Quando schiacci un bottiglia ( di plastica suppongo) tappata e piena di acqua solo in parte, l'acqua innanzitutto preme l'aria sovrastante, che si fa comprimere, diminuendo di volume. Poi ad un certo punto la pressione è tal che l'involucro non resiste più, e scoppia.
Se la bottiglia è piena a tappo, e la comprimi, la pressione sale subito, o quasi, a valori intollerabili per l'involucro, che quindi scoppia subito.
Ma chi ti dice che non diminuisce il volume disponibile per il liquido? L'unico modo che hai per aumentare la pressione di un liquido racchiuso in un contenitore è quello di diminuire il volume del contenitore stesso, con forze esterne.
Il ventricolo del cuore, sia esso destro o sinistro, da cui il sangue parte per il grande circolo o il piccolo circolo a seconda se si tratta del sinistro o del destro, è ad un certo istante chiuso, e si contrae : la contrazione del ventricolo ne fa diminuire il volume, e si apre la valvola di mandata; per es. il ventricolo sinistro pompa in questo modo il sangue nell'aorta ascendente attraverso la valvola aortica.
No, non sono un cardiologo né un medico, ma ho avuto a che fare con le valvole cardiache di recente. Per cui mi piace essere informato su quello che succede. In fondo, il cuore è una pompa doppia, e purtroppo è l'unica che abbiamo a bordo, non come sulle navi dove i macchinari essenziali in genere sono duplicati.
"navigatore":
Ma chi ti dice che non diminuisce il volume disponibile per il liquido? L'unico modo che hai per aumentare la pressione di un liquido racchiuso in un contenitore è quello di diminuire il volume del contenitore stesso, con forze esterne.
Ciao navigatore. Premetto dicendo che non sono medico ma studente di medicina.
Il fatto è proprio questo! Il volume non diminuisce perchè si chiama proprio CONTRAZIONE ISOVOLUMETRICA, e puoi vederla benissimo in questo grafico che ti linko in cui la pressione aumenta e il volume no. Come è possibile che il volume non diminuisca a seguito di una contrazione? E' proprio questo che mi chiedo.. ( la fase in questione è subito dopo la sistole atriale )
http://i59.tinypic.com/23wmfrk.jpg
È chiaro che stai studiando medicina! Io scherzo spesso…Mi raccomando, diventa un bravo medico!
Se esamini bene il diagramma che hai postato, ti accorgi che, in quella stretta strisciolina verticale iniziale indicata con "contrazione isovolumetrica" (uguale a quella dopo la sistole atriale), la pressione nel ventricolo Sn (linea rossa) si alza rapidamente (non so la scala delle ascisse, ma sono frazioni di millisecondi penso) da circa $0 mmHg$ a circa $80 mmHg$, e la valvola aortica che era chiusa si apre per permettere il flusso del sangue nell'aorta.
E questo è dovuto proprio alla contrazione ventricolare: è come quando tu premi la bottiglia piena d'acqua a tappo, per cui la pressione sale rapidissimamente e la bottiglia scoppia o il tappo salta. Il ventricolo comincia a contrarsi diminuendo il volume della camera, e la pressione diventa quasi subito alta.
Naturalmente tutti i fenomeni fisici avvengono in un certo lasso di tempo, compreso l'aumento di pressione e l'apertura della valvola aortica. Anche premere la bottiglia piena d'acqua per farla scoppiare richiede una frazione piccolissima di secondo. Non c'è nulla di "istantaneo" in fisica.
Coloro che hanno ideato e disegnato il diagramma, hanno chiamato "contrazione isovolumetrica" questa fase, perché "sostanzialmente" il volume ventricolare in questo brevissimo intervallo di tempo si può ritenere praticamente costante.
Ma la fisica è questa: per cambiare così rapidamente la pressione, c'è una diminuzione di volume della camera chiusa, sia pure impercettibile, che fa salire la pressione, fino a che la valvola aortica non si apre.
Se esamini bene il diagramma che hai postato, ti accorgi che, in quella stretta strisciolina verticale iniziale indicata con "contrazione isovolumetrica" (uguale a quella dopo la sistole atriale), la pressione nel ventricolo Sn (linea rossa) si alza rapidamente (non so la scala delle ascisse, ma sono frazioni di millisecondi penso) da circa $0 mmHg$ a circa $80 mmHg$, e la valvola aortica che era chiusa si apre per permettere il flusso del sangue nell'aorta.
E questo è dovuto proprio alla contrazione ventricolare: è come quando tu premi la bottiglia piena d'acqua a tappo, per cui la pressione sale rapidissimamente e la bottiglia scoppia o il tappo salta. Il ventricolo comincia a contrarsi diminuendo il volume della camera, e la pressione diventa quasi subito alta.
Naturalmente tutti i fenomeni fisici avvengono in un certo lasso di tempo, compreso l'aumento di pressione e l'apertura della valvola aortica. Anche premere la bottiglia piena d'acqua per farla scoppiare richiede una frazione piccolissima di secondo. Non c'è nulla di "istantaneo" in fisica.
Coloro che hanno ideato e disegnato il diagramma, hanno chiamato "contrazione isovolumetrica" questa fase, perché "sostanzialmente" il volume ventricolare in questo brevissimo intervallo di tempo si può ritenere praticamente costante.
Ma la fisica è questa: per cambiare così rapidamente la pressione, c'è una diminuzione di volume della camera chiusa, sia pure impercettibile, che fa salire la pressione, fino a che la valvola aortica non si apre.
"navigatore":
È chiaro che stai studiando medicina! Io scherzo spesso…Mi raccomando, diventa un bravo medico!
Se esamini bene il diagramma che hai postato, ti accorgi che, in quella stretta strisciolina verticale iniziale indicata con "contrazione isovolumetrica" (uguale a quella dopo la sistole atriale), la pressione nel ventricolo Sn (linea rossa) si alza rapidamente (non so la scala delle ascisse, ma sono frazioni di millisecondi penso) da circa $0 mmHg$ a circa $80 mmHg$, e la valvola aortica che era chiusa si apre per permettere il flusso del sangue nell'aorta.
E questo è dovuto proprio alla contrazione ventricolare: è come quando tu premi la bottiglia piena d'acqua a tappo, per cui la pressione sale rapidissimamente e la bottiglia scoppia o il tappo salta. Il ventricolo comincia a contrarsi diminuendo il volume della camera, e la pressione diventa quasi subito alta.
Naturalmente tutti i fenomeni fisici avvengono in un certo lasso di tempo, compreso l'aumento di pressione e l'apertura della valvola aortica. Anche premere la bottiglia piena d'acqua per farla scoppiare richiede una frazione piccolissima di secondo. Non c'è nulla di "istantaneo" in fisica.
Coloro che hanno ideato e disegnato il diagramma, hanno chiamato "contrazione isovolumetrica" questa fase, perché "sostanzialmente" il volume ventricolare in questo brevissimo intervallo di tempo si può ritenere praticamente costante.
Ma la fisica è questa: per cambiare così rapidamente la pressione, c'è una diminuzione di volume della camera chiusa, sia pure impercettibile, che fa salire la pressione, fino a che la valvola aortica non si apre.
Mi sono informato e ho letto che dipende dalla tensione di parete. Quindi dalla forza di Laplace.
Ti allego l'articolo del libro di fisiologia e ti chiedo : tu hai detto che la diminuzione di volume c'è per forza mentre il libro afferma che si tratta di tensione di parete e non di accorciamento del raggio , chi ha ragione?
http://i58.tinypic.com/29zzdbq.jpg
http://i60.tinypic.com/2h31pw5.jpg
Si, certo, c'è la tensione di parete, che secondo la formula di Laplace è direttamente proporzionale alla pressione e al raggio, e inversamente proporzionale allo spessore della parete.
Allora, ho capito che durante la fase detta "contrazione isovolumetrica" la pressione aumenta per effetto della contrazione dei fasci muscolari, senza accorciamento degli stessi, come spiegato qui :
http://it.wikipedia.org/wiki/Ciclo_cardiaco
Però sono in dubbio su un punto: questa contrazione muscolare isovolumica è presentata come la causa dell'aumento di pressione.
Io direi piuttosto che la tensione di parete è una conseguenza, non una causa, dell'aumento di pressione, come quando riempi d'acqua un palloncino di gomma. Ma posso sbagliarmi.
Poi comunque il ventricolo si deve svuotare, e perciò necessariamente il suo volume deve diminuire, per poter pompare il sangue nell'aorta (dal ventricolo sinistro). Su questo, credo non ci siano dubbi. Guarda anche qui:
http://library.med.utah.edu/kw/pharm/hyper_heart1.html
http://it.wikiversity.org/wiki/Corso:Cardiologia
Ad ogni modo, segui sempre quello che trovi scritto nei tuoi libri. E chiedi ai professori, sono lí per questo.
Allora, ho capito che durante la fase detta "contrazione isovolumetrica" la pressione aumenta per effetto della contrazione dei fasci muscolari, senza accorciamento degli stessi, come spiegato qui :
http://it.wikipedia.org/wiki/Ciclo_cardiaco
Però sono in dubbio su un punto: questa contrazione muscolare isovolumica è presentata come la causa dell'aumento di pressione.
Io direi piuttosto che la tensione di parete è una conseguenza, non una causa, dell'aumento di pressione, come quando riempi d'acqua un palloncino di gomma. Ma posso sbagliarmi.
Poi comunque il ventricolo si deve svuotare, e perciò necessariamente il suo volume deve diminuire, per poter pompare il sangue nell'aorta (dal ventricolo sinistro). Su questo, credo non ci siano dubbi. Guarda anche qui:
http://library.med.utah.edu/kw/pharm/hyper_heart1.html
http://it.wikiversity.org/wiki/Corso:Cardiologia
Ad ogni modo, segui sempre quello che trovi scritto nei tuoi libri. E chiedi ai professori, sono lí per questo.
"navigatore":
Poi comunque il ventricolo si deve svuotare, e perciò necessariamente il suo volume deve diminuire, per poter pompare il sangue nell'aorta (dal ventricolo sinistro). Su questo, credo non ci siano dubbi. Guarda anche qui:
Ciao navigatore. Ho pensato molto a questa cosa tutto il giorno!
Ho pensato ad un esempio.
Perndiamo una bottiglia d'acqua riempita fino all'orlo e la chiudiamo con un tappo che è "sensibile" alle variazioni di pressione.
Se io comincio a comprimere la bottiglia aumenterò la tensione della parete, aumenta anche la pressione al suo interno ma il volume non diminuisce ( il fluido è incomprimibile no ?) .
Arrivati al momento in cui la pressione è superiore a quella sopportabile dal tappo la pressione esercitata dalle pareti adesso sì che può diminuire il volume della bottiglia che comunica con l'esterno ( aorta nel cuore ) .
Può funzionare come ragionamento?
Si, direi che va bene. Arrivati alla max pressione sopportabile dal tappo ( o dall'involucro, dipende ! Se il tappo è avvitato, può darsi che resista di più dell'involucro), questo salta e il liquido fuoriesce; oppure si rompe prima l'involucro.
E quindi nel caso del cuore si apre la valvola aortica e il sangue passa dal VS all'aorta.
Credo che questo sia il meccanismo. E comunque mi sembra, da quello che ho letto nei link che ho messo, che una piccola frazione di sangue rimanga dentro il VS.
E quindi nel caso del cuore si apre la valvola aortica e il sangue passa dal VS all'aorta.
Credo che questo sia il meccanismo. E comunque mi sembra, da quello che ho letto nei link che ho messo, che una piccola frazione di sangue rimanga dentro il VS.
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