پاسخ مستقیم: سرعت متوسط جریان خون در مویرگ‌ها کم است، چون خون هنگام رسیدن به شبکه مویرگی میان تعداد بسیار زیادی مسیر موازی پخش می‌شود و «سطح مقطع کل» این شبکه افزایش می‌یابد. در یک جریان پیوسته، عبور حجم معینی از خون از سطح مقطع کل بزرگ‌تر با سرعت متوسط کم‌تری همراه است. نکته کلیدی این است که قطر یک مویرگ را با قطر یک سرخرگ مقایسه نکنی؛ معیار سؤال، مجموع سطح مقطع همه رگ‌های هم‌رده است.
سطح مقطع کل چگونه سرعت خون را تغییر می‌دهد؟
برای تحلیل ساده، جریان خون را در مجموعه رگ‌های یک بخش از گردش در نظر بگیر. اگر مقدار خونی که در یک بازه زمانی از بخش‌های پیاپی دستگاه گردش عبور می‌کند تقریباً پیوسته باشد، رابطه مفهومی چنین است: جریان حجمی برابر است با سرعت متوسط ضرب‌در سطح مقطع کل. بنابراین وقتی سطح مقطع کل بیشتر می‌شود، همان جریان حجمی با سرعت متوسط کم‌تری عبور می‌کند. شاخه‌شاخه‌شدن سرخرگ‌ها به مویرگ‌های فراوان، سطح مقطع کل مسیر را زیاد می‌کند؛ هرچند هر مویرگ به‌تنهایی باریک است.
- سطح مقطع یک رگ: مساحت مقطع همان رگ.
- سطح مقطع کل: مجموع مساحت مقطع همه رگ‌های هم‌رده در آن بخش.
- افزایش سطح مقطع کل، در جریان پیوسته، با کاهش سرعت متوسط همراه است.
- باریک‌بودن یک مویرگ به‌تنهایی دلیل کافی برای نتیجه‌گیری درباره سرعت شبکه نیست.
چرا مقایسه یک مویرگ با یک سرخرگ گمراه‌کننده است؟
یک مویرگ قطر و مساحت مقطع کوچکی دارد، اما شبکه مویرگی از شاخه‌های بسیار زیادی تشکیل شده است. مساحت‌های کوچک این شاخه‌ها با هم جمع می‌شوند و سطح مقطع کل بزرگی می‌سازند. در مقابل، تعداد رگ‌های بزرگ در یک مقطع از مسیر گردش کم‌تر است. پس گزینه‌ای که می‌گوید «چون مویرگ باریک‌تر است، خون باید در آن سریع‌تر حرکت کند» سطح یک لوله منفرد را با شبکه‌ای از لوله‌های موازی اشتباه گرفته است. در شکل، ابتدا مشخص کن نمودار درباره یک رگ نمونه است یا مجموع یک رده از رگ‌ها.
کم‌شدن سرعت خون چه کمکی به تبادل مویرگی می‌کند؟
دیواره نازک مویرگ‌ها و حرکت کندتر خون، فرصت مناسب‌تری برای جابه‌جایی مواد میان خون و مایع میان‌بافتی فراهم می‌کنند. اکسیژن و مواد غذایی می‌توانند بر پایه شیب‌های مربوط از خون به بافت برسند و موادی مانند کربن‌دی‌اکسید در جهت مناسب وارد خون شوند. بااین‌حال، کندی جریان به‌تنهایی علت عبور هر ماده نیست؛ ویژگی دیواره، اندازه و ماهیت ماده و اختلاف غلظت یا فشار نیز اهمیت دارند. بنابراین از عبارت «سرعت کم» نتیجه نگیر که همه مواد آزادانه و در یک جهت از دیواره عبور می‌کنند.
سرعت، فشار و مقدار جریان چه تفاوتی دارند؟
سرعت می‌گوید خون با چه آهنگی در طول رگ پیش می‌رود؛ فشار، نیروی وارد بر واحد سطح دیواره را توصیف می‌کند؛ و جریان حجمی، حجم خون عبوری در واحد زمان است. این سه واژه هم‌معنا نیستند. ممکن است سرعت متوسط در شبکه مویرگی کم باشد، بی‌آنکه نتیجه بگیریم خون متوقف شده یا هیچ جریانی ندارد. همچنین کاهش فشار در امتداد گردش را نباید تنها از روی نمودار سرعت توضیح داد؛ مقاومت رگ‌ها و اتلاف انرژی نیز در تغییر فشار نقش دارند.
نمودار سرعت خون در رگ‌ها را چگونه بخوانیم؟
ابتدا محور افقی را بخوان و ترتیب سرخرگ، سرخرگچه، مویرگ، سیاهرگچه و سیاهرگ را پیدا کن. سپس ببین محور عمودی سرعت است، فشار است یا سطح مقطع کل؛ شکل منحنی‌ها را جای یکدیگر نگذار. کمینه سرعت باید با ناحیه‌ای سازگار باشد که سطح مقطع کل آن بیشینه است. پس از گذر از مویرگ‌ها و یکی‌شدن شاخه‌ها در مسیر سیاهرگی، سطح مقطع کل کاهش و سرعت متوسط دوباره افزایش می‌یابد. مقیاس و جزئیات نمودار ممکن است میان چاپ‌ها فرق کند؛ کتاب درسی رسمی همان سال مرجع نهایی است.
- نام و واحد هر دو محور را خوانده‌ام؟
- نمودار یک رگ را نشان می‌دهد یا کل رگ‌های هم‌رده را؟
- کمینه سرعت با بیشینه سطح مقطع کل سازگار است؟
- از ارتفاع منحنی سرعت، درباره فشار نتیجه مستقیم نگرفته‌ام؟
- ترتیب رگ‌ها را با راست و چپ دلخواه شکل عوض نکرده‌ام؟
یک مثال تستی را مرحله‌به‌مرحله تحلیل کنیم
فرض کن گزینه‌ای می‌گوید: «با شاخه‌شدن سرخرگچه به مویرگ‌ها، چون قطر هر شاخه کم می‌شود، سرعت خون افزایش می‌یابد.» نخست موضوع را مشخص کن: گزینه از شبکه مویرگی حرف می‌زند، نه یک لوله منفرد. دوم، شاخه‌های موازی را با هم در نظر بگیر؛ مجموع مساحت مقطع آن‌ها افزایش می‌یابد. سوم، در رابطه جریان پیوسته، افزایش سطح مقطع کل با کاهش سرعت متوسط همراه است. پس نتیجه گزینه نادرست است. اگر گزینه به‌جای سرعت درباره فشار سخن گفته باشد، باید جداگانه شواهد فشار و مقاومت را بررسی کنی و همین استدلال را خودکار به آن تعمیم ندهی.
دام‌های رایج تست‌های سرعت خون کدام‌اند؟
بیشتر دام‌ها از جابه‌جاکردن سه مفهوم سطح مقطع، سرعت و فشار ساخته می‌شوند. هر بار مشخص کن صفت مورد نظر به یک رگ تعلق دارد یا به کل شبکه.
- قطر کم یک مویرگ را با سطح مقطع کل کم شبکه برابر ندان.
- سرعت کم را به معنی توقف جریان یا تبادل کامل همه مواد نگیر.
- فشار کم‌تر را مترادف سرعت کم‌تر فرض نکن.
- مساحت مقطع را با مساحت سطح دیواره رگ یکی ندان.
- تعداد زیاد مویرگ‌ها را فقط از روی تعداد شاخه‌های ترسیم‌شده در شکل نشمار.
- رگ‌ها را بر اساس جهت صفحه نام‌گذاری نکن؛ مسیر خون را دنبال کن.
چک‌لیست ۳۰ ثانیه‌ای پاسخ به سؤال چیست؟
پیش از انتخاب گزینه، نوع کمیت و مقیاس مقایسه را روشن کن. سپس پیوستگی جریان و جایگاه رگ در مسیر شاخه‌شدن یا یکی‌شدن را به کار ببر.
- کمیت سؤال سرعت، فشار، قطر یا سطح مقطع کل است؟
- مقایسه بین یک رگ است یا همه رگ‌های هم‌رده؟
- رگ‌ها در این بخش شاخه‌شاخه می‌شوند یا به هم می‌پیوندند؟
- سطح مقطع کل افزایش یافته یا کاهش؟
- تغییر سرعت متوسط با سطح مقطع کل سازگار است؟
- گزینه از سرعت، نتیجه بی‌دلیل درباره فشار یا تبادل نگرفته است؟
- جزئیات شکل را با کتاب درسی رسمی همان سال سنجیده‌ام؟
برای حل سؤال‌های سرعت خون، «باریکی یک رگ» را کنار بگذار و «مجموع سطح مقطع رگ‌های هم‌رده» را ببین. شبکه مویرگی به‌علت شاخه‌های فراوان سطح مقطع کل بزرگی دارد، پس سرعت متوسط خون در آن کم می‌شود و شرایط تبادل فراهم‌تر است. سرعت را با فشار یا جریان حجمی یکی نگیر و همیشه محور نمودار و مقیاس مقایسه را بخوان.
در نکته‌های وابسته به جزئیات، متن و شکل کتاب درسی رسمی همان سال را مبنا قرار بده.