สาระฟิสิกส์พื้นฐานที่ถูกต้องที่นักศึกษาพยาบาลควรรู้ตอนที่ 2

สาระฟิสิกส์พื้นฐานที่ถูกต้องที่นักศึกษาพยาบาลควรรู้ตอนที่ 2
เนื้อหาสาระชุดนี้ที่ผู้เขียนกล่าวไว้เป็นตอนหนึ่ง ๆ นี้จะเรียงลำดับหัวข้อต่อกันโดยลำดับ
ดังนั้น ผู้อ่านคนใดที่ไม่ได้อ่านเนื้อหาสาระของตอนใดก็สามารถเลือกอ่านได้ตามที่ต้องการ
อนึ่ง เนื้อหาสาระของตอนใดตอนหนึ่งก็จะจบในตอนของตัวเองฉะนี้

3. ความหนาแน่น (Density) เป็นดังนี้
โดยทั่วไปเรากล่าวถึงความหนาแน่นของสสารชนิดหนึ่งดังนี้
กล่าวคือ อัตราส่วนระหว่างมวลต่อปริมาตรของสสารชนิดนั้น
สมมติ สสารชนิดหนึ่งมีมวล m กิโลกรัม
มีปริมาตร V ลูกบาศก์เมตร
และมีค่าของความหนาแน่นหรือความหนาแน่นมวลเชิงปริมาตร D กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร
เรามีความสัมพันธ์อันหนึ่งดังนี้
กล่าวคือ D = D(V) = m/V กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร

อนึ่ง ถ้าสสารชนิดหนึ่งเป็นแผ่นบาง ๆ โดยที่มีความหนาน้อยอย่างยิ่งเทียบกับความกว้างของแผ่นดังกล่าว
เช่น แผ่นเยื่อแผ่นหนึ่งและแผ่นของหนังกำพร้าแผ่นหนึ่ง
เรานิยมหาความหนาแน่นมวลเชิงผิวเป็นกิโลกรัมต่อตารางเมตรดังนี้
กล่าวคือ D = D(A) = m/A กิโลกรัมต่อตารางเมตร

นอกจากนี้ ถ้าสสารชนิดหนึ่งเป็นเส้นเล็กที่ยาว ๆ เส้นหนึ่ง ๆ
เช่น เส้นเลือดฝอยเส้นหนึ่ง ๆ และเส้นผมเส้นหนึ่ง ๆ
เราจะหาความหนาแน่นมวลเชิงเส้นเป็นกิโลกรัมต่อเมตรดังนี้
กล่าวคือ D = D(L) = m/L กิโลกรัมต่อเมตร
ทั้งนี้ความหนาแน่นเป็นปริมาณสเกลาร์ชนิดหนึ่ง
อนึ่ง ผู้เขียนขอกล่าวย้ำไว้ ณ ที่ด้วยดังนี้
สำหรับการศึกษาทางการพยาบาลและการศึกษาทั่ว ๆ ไปนั้นนิยมกล่าวแต่เพียงว่า “ความหนาแน่น” โดยเป็นที่รู้กันว่าหมายถึงความหนาแน่นมวลเชิงปริมาตร
เช่น ค่าความหนาแน่นของมวลกระดูกของคนไข้คนใดคนหนึ่ง
ทั้งนี้ค่าดังกล่าวนี้เองที่ใช้เป็นค่าบ่งชี้ถึงสมรรถนะของกระดูกของคนไข้คนนั้น ๆ ว่าอยู่ในข่ายของกระดูกพรุนหรือไม่ประการใด
อนึ่ง ณ ที่นี้ขอยกตัวอย่างค่าความหนาแน่นเชิงเปรียบเทียบกันดังนี้
ก. อากาศมีความหนาแน่นประมาณ 1 ใน 1,300 ของน้ำ
ข. น้ำมีความหนาแน่น 1,000 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร
หรือ 1 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร
นอกจากนี้ ทางการพยาบาลยังนิยมกล่าวถึงลูกบาศก์เซนติเมตรว่า “ซีซี” ที่สื่อถึง cc (Cubic centimeter) นั่นเอง
ค. เงินมีความหนาแน่นประมาณ 10.5 เท่าของน้ำ
ง. ทองคำมีความหนาแน่นประมาณ 19.3 เท่าของน้ำ
จ. ปรอทมีความหนาแน่นประมาณ 13.6 เท่าของน้ำ
ทั้งนี้พึงสังเกตดังนี้
ปรอทเป็นของเหลวชนิดหนึ่งที่มีความหนาแน่นมากอย่างยิ่ง

4. ความดัน (Pressure) เป็นดังนี้
อนึ่ง เพื่อความสะดวกเรานิยามความดันในรูปแบบของปริมาณสเกลาร์ชนิดหนึ่งดังนี้
กล่าวคือ อัตราส่วนระหว่างขนาดแรงดันแรงหนึ่งที่อยู่ตามแนวฉากแนวหนึ่งกับพื้นที่หนึ่งและค่าของพื้นที่ดังกล่าวนั้น
สมมติ เราพิจารณาพื้นที่ A ตารางเมตร
และขนาดแรงตามแนวฉากแนวหนึ่งกับพื้นที่ A ตารางเมตรนี้ คือ F นิวตัน
ความดันของแรงขนาด F นิวตันแรงนี้บนพื้นที่ A ตารางเมตรเป็นดังนี้
กล่าวคือ p = F/A นิวตันต่อตารางเมตร
อนึ่ง เนื่องจากเรากำหนดนิยามของความดันเป็นปริมาณสเกลาร์ชนิดหนึ่ง
ณ ที่นี้เราจึงต้องระบุถึงกรณีปริมาณเวกเตอร์ตัวหนึ่งที่สอดคล้องกันดังนี้
กล่าวคือ เวกเตอร์ความดัน (Vector of pressure) เป็นนิวตันต่อตารางเมตร
อย่างไรก็ตาม ในการศึกษาทางการพยาบาลนั้นเราไม่จำเป็นต้องใช้ปริมาณเวกเตอร์ความดันตัวหนึ่งแต่ประการใด
นอกจากนี้ ความดันที่เรากล่าวถึงนี้ทางอุตุนิยมวิทยาจะเรียกกันว่า “ความกด” ดังที่ได้ยินกันในการพยากรณ์อากาศประจำวันฉะนี้
ทั้งนี้หน่วยของความดันที่เกี่ยวข้องกันเป็นดังนี้
กล่าวคือ 1 พาสคัล (pascal “Pa”) เท่ากับ 1 นิวตันต่อตารางเมตร
1 บาร์ (bar) เท่ากับ 1 แสนนิวตันต่อตารางเมตร
เท่ากับ 1,000 มิลลิบาร์
1 บรรยากาศ (atmosphere) เท่ากับ 1.013 แสนนิวตันต่อตารางเมตร โดยที่เทียบกับความสูงของปรอท คือ ประมาณ 0.76 เมตรของปรอท
ทั้งนี้พึงสังเกตค่าแฝงเป็นส่วนสูงของปรอทนี้
แต่สื่อให้รู้ถึงความดันดังกล่าวนี้ด้วย
และ 1 ทอร์ (torr) เท่ากับ 1 มิลลิเมตรของปรอท
หรือประมาณ 133.3 นิวตันต่อตารางเมตร
ทั้งนี้แผนภาพอากาศแผ่นหนึ่ง ๆ มักมีเส้นเส้นหนึ่ง ๆ ที่แสดงถึงเส้นความกดอากาศเท่าหรือไอโซบาร์ (Isobar) ที่มีหน่วยเป็นมิลลิบาร์
เช่น 1,010 มิลลิบาร์
อย่างไรก็ตาม ตามปกติมักไม่ได้แสดงหน่วย “มิลลิบาร์” ดังกล่าวนี้ไว้เลย
นอกจากนี้ ผู้ประกาศทั้งหลายก็แทบจะไม่เคยกล่าวถึงกันเลย
ทั้งนี้ผู้เขียนไม่แน่ใจว่าผู้ประกาศทั้งหลายเหล่านั้นจงใจพร้อมกันที่จะไม่กล่าวถึงหรือเป็นเพราะความไม่รู้กันแน่
อย่างไรก็ตาม อาจจะไม่มีใครสังเกต ไม่มีใครสนใจ และไม่มีใครท้วงติง
สมมติ ถ้ามีผู้ใดท้วงติงผู้ประกาศเหล่านั้นจะรับฟังหรือไม่ก็สุดที่จะคาดเดาได้
อนึ่ง ทุกครั้งก่อนที่เราจะพบกับแพทย์คนใดคนหนึ่งเพื่อรับการตรวจและฟังการวินิจฉัยโรคของเรานั้น
ตามปกติเราจะต้องชั่งหามวลด้วยเครื่องชั่งเครื่องหนึ่ง (ตามที่เรียกกันเสมอมาอย่างผิด ๆ ว่า “ชั่งน้ำหนัก” นั้น) และวัดความดันของโลหิตเพื่อประเมินว่าร่างกายของเรานั้นมีสภาพเป็นอย่างไร
ทั้งนี้เป็นที่ยอมรับกันดังนี้
คนที่มีสภาพร่างกายปกติจะมีค่าของความดันโลหิตดังนี้
ความดันต่ำสุด คือ 80 มิลลิเมตรของปรอท
และความดันสูงสุด คือ 120 มิลลิเมตรของปรอท
ทั้งนี้มักนิยมกล่าวกันอย่างรวบยอดดังนี้
ความดันอยู่ในช่วง 80 และ 120
ดังนั้น จึงใคร่ขอเสนอแนะในเบื้องต้นนี้ดังนี้
กล่าวคือ ขอให้บอกหน่วยของความดันที่เทียบกับความสูงของปรอทดังกล่าวนั้นด้วยเสมอจึงจะได้ข้อมูลที่เหมาะสมยิ่งขึ้น
อย่างไรก็ตาม ขอย้ำไว้ ณ ที่นี้ด้วยดังนี้
1. การบอกค่าดังกล่าวนี้เป็นความสูงหรือส่วนสูงของลำปรอทลำหนึ่ง
โดยที่ค่าดังกล่าวนี้เป็นค่าเชิงเปรียบเทียบเท่านั้น
2. ถ้าต้องการบอกให้ถูกต้องยิ่งขึ้นควรบอกดังนี้
ความดันต่ำสุดที่เทียบกับความสูงของปรอท คือ 80 มิลลิเมตรของปรอท
และความดันสูงสุดที่เทียบกับความสูงของปรอท คือ 120 มิลลิเมตรของปรอท
อย่างไรก็ตาม ขอให้เป็นเพียงเหตุผลของการกล่าวถึงที่เยิ่นเย้อโดยที่ผู้กล่าวรู้ถึงสิ่งที่ถูกต้องอย่างแท้จริงจึงได้กล่าวกันสั้น ๆ อย่างผู้รู้ที่แท้จริงคนหนึ่ง
อนึ่ง ผู้เขียนคาดว่า “โดยทั่วไปแล้วต่างไม่ได้คำนึงถึงประเด็นดังกล่าวนี้เลย”
ทั้งนี้ผู้เขียนเองก็ยอมรับว่าได้มองข้ามถึงความกระจ่างดังกล่าวนี้มาแล้วเช่นกัน
ดังนั้น จึงใคร่ขอร้องให้ผู้ที่มีส่วนเกี่ยวข้องตระหนักถึงสิ่งนี้ด้วยจะดีมากเลย

อนึ่ง เราเรียกอุปกรณ์พื้นฐานชุดหนึ่งที่ใช้ทดลองเพื่อศึกษาความดันดังนี้
กล่าวคือ บารอมิเตอร์ปรอท (Mercury barometer) อันหนึ่ง
โดยมีสาระโดยสังเขปดังนี้
1. หลอดแก้วปลายปิดข้างหนึ่งหลอดหนึ่งที่คว่ำตรงในแนวยืนแนวหนี่งกับอ่างปรอทใบหนึ่ง
2. อากาศภายนอกจะดันปรอทในอ่างใบนั้นให้ขึ้นไปในหลอดปิดหลอดดังกล่าว
ถ้าภายในหลอดปิดหลอดดังกล่าวเป็นสุญญากาศ
ส่วนสูงของปรอทในหลอดปิดหลอดนี้ประมาณ 0.76 เมตร
3. ค่าตามข้อ 2 ดังกล่าวนั้นสอดคล้องกับความดันของอากาศปกติ ณ ขณะนั้น
ดังนั้น ความดันอากาศปกติขณะนั้นจึงเทียบได้กับความสูงของปรอท 0.76 เมตร
ทั้งนี้เรากล่าวกันอย่างกะทัดรัดดังนี้
ความดันอากาศปกติเท่ากับ 0.76 เมตรของปรอท
(อนึ่ง เพื่อความเข้าใจที่ถูกต้องตรงกันผู้เขียนขอให้ย้อนไปอ่านสาระที่กล่าวถึงสิ่งนี้มาก่อนด้วย)
4. สมมติ เราพิจารณาความสัมพันธ์อันหนึ่งที่เสริมกับสาระดังกล่าวนั้นดังนี้
ปรอทมีความหนาแน่น D = 13.6 × 1,000 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร
ขนาดความโน้มถ่วงโลก ณ ผิวโลก คือ g ≈ 9.8 เมตรต่อวินาทีต่อวินาที
ความสูงของปรอทเชิงเปรียบเทียบกับความดัน คือ h เมตร
และความดันที่สมนัยกันนี้ คือ p นิวตันต่อตารางเมตร
ความสัมพันธ์อันหนึ่งเป็นดังนี้
P = Dgh นิวตัน
ทั้งนี้เมื่อเราคำนวณหาค่าของ h เมตรก็จะสมนัยกับค่าของความดันตามที่เราได้กล่าวถึงกันนั้น
ผู้อ่านทุกคนโปรดเข้าใจตามนี้ด้วย
อนึ่ง ผู้สูงอายุทั้งหลายคงเคยได้ยินนายแพทย์คนหนึ่ง ๆ พูดดังนี้
ผู้สูงอายุมีความดันสูงปกติไม่เกิน 140 มิลลิเมตรปรอท
ทั้งนี้เป็นกล่าวทำนองดังนี้
ค่าความดันที่สูงกว่า 120 มิลลิเมตรของปรอทแต่ยังไม่เกิน 140 มิลลิเมตรปรอทนี้เป็นสิ่งปกติของผู้สูงอายุคนหนึ่ง ๆ ตามที่นายแพทย์คนใดคนหนึ่งต้องการสื่อให้คนไข้ทั้งหลายได้รับรู้ไว้
อย่างไรก็ตาม ผู้เขียนมีความรู้เฉพาะฟิสิกส์ในขั้นพื้นฐานจึงต้องยอมรับคำกล่าวนั้นโดยไม่มีทางหลีกเลี่ยงเป็นอย่างอื่น ๆ
อนึ่ง ถ้าผู้อ่านคนใดคนหนึ่งกำมือข้างขวาข้างหนึ่งให้แน่นพร้อมกับบีบข้อมือขวาข้างนั้นด้วยมือข้างซ้ายอีกข้าหนึ่ง
ต่อจากนั้นก็แบมือข้างขวาข้างนั้นและปล่อยมือข้างซ้ายที่บีบข้อมือขวา
ผู้อ่านรู้สึกอย่างไรบ้าง
บอกคนที่อยู่ข้าง ๆ คนหนึ่ง ๆ ก็ได้

สาระตามที่กล่าวมาแล้วนี้น่าจะเหมาะสมแก่ผู้อ่านทั่วไปในระดับหนึ่ง
อย่างไรก็ตาม ผู้อ่านคนใดที่สนใจเป็นพิเศษควรที่จะอ่านสาระต่อไปนี้ด้วย
ณ ที่นี้จะกล่าวถึงขั้นตอนของการวัดความดันโลหิตของคนไข้คนหนึ่งดังนี้
1. เมื่อเราบีบลูกยางที่เปิดลิ้นลูกหนึ่งซึ่งต่อสายยางเส้นหนึ่งไว้กับถุงอากาศของมาตรความดันของไหลหรือแมนอมิเตอร์ (Manometer) ปรอทอันหนึ่งที่ได้พันไว้รอบแขนของคนไข้คนหนึ่ง
อากาศในถุงยางใบนี้จะบีบที่แขนและมีผลต่อเส้นโลหิตแดง
จึงจะทำให้โลหิตไหลไปสู่ปลายแขนและมือข้างนั้นได้ยาก
(โดยจะคล้าย ๆ กันกับเมื่อเราบีบที่ข้อมือข้างหนึ่งของเราเองจนแน่น)
ณ สภาวะดังกล่าวนี้คนไข้ก็จะรับรู้ถึงสภาพการบีบรัดที่แขนของเขาด้วย
2. เมื่อเราเริ่มคลายปุ่มที่ลูกยางลูกนั้นเพื่อปล่อยอากาศออกทางลิ้นปิดและเปิดค่าความดันของอากาศในถุงยางถุงนั้นก็จะลดลง ๆ อย่างต่อเนื่อง
เมื่อความดันประมาณได้กับความดันโลหิตในเส้นโลหิตแดงโลหิตก็จะเริ่มไหล ณ ขณะนี้จะเป็นจังหวะรอยต่อที่เราจะต้องฟังจากหูฟังพร้อมกันกับสังเกตค่าความดันซึ่งอ่านได้จากแมนอมิเตอร์ปรอทอันนั้น
แล้วบันทึกเป็นความดันโลหิตสูงสุด
(ถ้าผู้อ่านลองกำมือข้างหนึ่งให้แน่นและใช้มืออีกข้างหนึ่งบีบข้อมือข้างที่กำไว้นั้นแล้วปล่อยผู้อ่านจะรู้สึกถึงการไหลของโลหิตสู่ปลายนิ้วของมือข้างที่กำไว้เดิมดังที่ได้กล่าวมาแล้ว)
3. ความดันของอากาศในถุงยางจะลดลง ๆ ตามที่กล่าวมาแล้วนั้น
ในที่สุดจะมีความดันที่ประมาณได้กับความดันโลหิตของเส้นโลหิตดำ
ทั้งนี้เราจึงจะบันทึกค่านี้เป็นความดันต่ำสุด
ดังนั้น แสดงว่าเราวัดความดันโลหิตของเส้นโลหิตแดงเป็นค่าสูงสุดและของเส้นโลหิตดำเป็นค่าต่ำสุด

อย่างไรก็ตาม ค่าความดันที่วัดได้นี้ก็มิได้มีความถูกต้อง 100 เปอร์เซ็นต์
จะมีความคลาดเคลื่อนจากค่าที่ควรจะเป็นตามสภาวะปกติของคนไข้คนหนึ่งได้
ทั้งนี้เนื่องมาจากองค์ประกอบหลายประการดังนี้
1. สภาพการทำงานของหัวใจของคนไข้คนหนึ่ง ณ ขณะนั้น เช่น คนไข้คนหนึ่งที่เดินมาอย่างเร็วหรือแม้แต่อิริยาบถต่าง ๆ ของคนไข้เองโดยไม่ว่าจะเป็น ณ ขณะที่ยืน นั่ง หรือ ณ ขณะที่นอนราบ
2. ความแม่นยำของแมนอมิเตอร์ปรอทอันหนึ่ง
3. ความสามารถเฉพาะตัวของผู้ซึ่งทำการวัดดังกล่าวทั้งในด้านการฟังด้วยหูฟังและการสังเกตระดับปรอทในแมนอมิเตอร์ปรอทซึ่งกำลังเคลื่อนที่ก็จะต้องสัมพันธ์กันอย่างถูกต้องนอกเหนือจากความเข้าใจที่ถูกต้องตามหลักวิชา
ด้วยเหตุนี้ จึงยอมรับกันโดยทั่วไปดังนี้
ค่าของความดันที่วัดได้ในแต่ละครั้งจะมีความคลาดเคลื่อน
ทั้งนี้อาจจะเป็นไปได้ทั้งค่าที่สูงกว่าหรือต่ำกว่าที่เป็นจริง

อนึ่ง ในปัจจุบันตามเป็นยุคของดิจิทัล (Digital) โรงพยาบาลโรงหนึ่งจึงนิยมใช้อุปกรณ์สำเร็จรูปเครื่องหนึ่ง ๆ ที่รายงานผลเชิงสถิติของการวัดดังกล่าว
ทั้งนี้เพื่อความสะดวกนั่นเอง
โดยที่คนทั่วไปก็สามารถจัดหามาไว้ประจำบ้านและวัดความดันด้วยตัวเองได้
อย่างไรก็ตาม ผลที่ได้จะเป็นอย่างไรก็ย่อมมีผลทางด้านจิตใจด้วยเช่นกัน
สมพงษ์ ใจดี
sompongsej@yahoo.com
https://genphysics.wordpress.com/
http://www.vcharkarn.com/sompongse
22 เมษายน 2554

No comments yet

ใส่ความเห็น

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Connecting to %s