109年:呼治儀器(2)

有關Reynold's number數值大小的敘述,下列何者正確?

A與管徑成反比
B與黏稠度成反比
C與速度成反比
D與密度成反比

詳細解析

本題觀念:

雷諾數(Reynold's number, Re)是用來預測流體型態(層流或渦流)的無因次數值,公式為 Re = (密度 × 流速 × 管徑) ÷ 黏稠度,本題考的是各變數與 Re 數值大小的比例關係,是判斷呼吸道氣流型態的重要指標。

選項分析

  • (A) 與管徑成反比 ❌ 公式中管徑(diameter)位於分子,管徑越大 Re 越大,兩者成正比,並非反比關係。
  • (B) 與黏稠度成反比 ✅ 正確答案,見下方解析。
  • (C) 與速度成反比 ❌ 流速(velocity)位於分子,流速越快 Re 越大,兩者成正比,並非反比關係。
  • (D) 與密度成反比 ❌ 密度(density)位於分子,密度越大 Re 越大,兩者成正比,並非反比關係。

答案解析

雷諾數公式為 Re = ρvD / μ,其中 ρ 為氣體密度、v 為流速、D 為管徑、μ 為黏稠度(viscosity)。密度、流速、管徑都在分子位置,數值越大則 Re 越大,彼此成正比;只有黏稠度位於分母,黏稠度越大,分子間內摩擦力越強,越能抑制渦流形成,Re 值反而越小,兩者成反比。臨床上,Re 值超過約 2000 時,層流容易轉為渦流(turbulent flow),此時氣體流動阻力與呼吸做功大幅增加,常見於氣道狹窄(如哮喘、異物阻塞)、痰液堆積或人工氣道管徑

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