113年:呼治儀器

根據帕穗定律(Poiseuille's law),△P=Q̇×R = Q̇ × [(8ηl)/(πr⁴)] ,有關流體流量及阻力的影響因子,下列何者錯誤?

A此定律適用於層流(laminar flow)及亂流(turbulent flow)
B流量與流體黏度(viscosity)呈反比
C流量與半徑的4次方呈正比
D管路阻力與長度呈正比

詳細解析

本題觀念:

帕穗定律(Poiseuille's law,又稱哈根-帕穗方程式)描述在特定條件下,流體通過管路時流量與阻力的數學關係。這是呼吸治療師理解氣道阻力(airway resistance)的理論基礎。本題為反向題,考的是帕穗定律的適用條件與各影響因子的關係。

選項分析

❌ A. 此定律適用於層流(laminar flow)及亂流(turbulent flow)(錯誤敘述=本題答案)

  • 錯誤!帕穗定律只適用於層流,不適用於亂流。
  • 帕穗方程式的推導假設包括:流體不可壓縮、牛頓流體(黏度固定)、穩態層流、管壁為剛性圓管。
  • 亂流時流動行為複雜,阻力會急遽增加,且不再遵循帕穗定律的線性關係。亂流由其他方程式(如 Darcy-Weisbach equation)描述。

✅ B. 流量與流體黏度(viscosity)呈反比

  • 正確。由公式 Q̇ = (πr⁴ × ΔP) ÷ (8ηl) 可知:
  • η(黏度)在分母 → 黏度越大,流量越小 → 反比關係
  • 臨床意義:分泌物黏稠(高黏度)會增加氣道阻力、降低氣流量

✅ C. 流量與半徑的 4 次方呈正比

  • 正確。Q̇ ∝ r⁴(半徑的四次方)
  • 這表示半徑的微小改變會造成流量的巨大變化
  • 例:半徑減半 → 流量降為原來的 1/16(0.5⁴ = 1/16)
  • 臨床

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