Trả lời nhanh
Máu chảy chậm ở mao mạch vì động mạch phân nhánh thành hàng tỉ mao mạch nên tổng tiết diện của mao mạch lớn hơn động mạch rất nhiều. Cùng một lượng máu mỗi giây đi qua tiết diện càng lớn thì tốc độ càng nhỏ. Ngoài ra mao mạch rất nhỏ nên ma sát lớn, huyết áp đã giảm mạnh.
Giải thích từng bước
Muốn hiểu vấn đề, em cần nhớ một ý của vật lí: dòng chảy liên tục trong hệ kín thì lưu lượng ở mọi đoạn đều bằng nhau. Với tim người, lưu lượng này chính là lượng máu tim bơm đi mỗi phút.
- Lưu lượng máu qua mỗi đoạn của hệ mạch là như nhau. Lượng máu tim đẩy vào động mạch chủ mỗi giây phải bằng lượng máu đi qua toàn bộ mao mạch mỗi giây, rồi trở về tim qua tĩnh mạch.
- Động mạch chủ phân nhánh liên tục. Động mạch lớn chia thành động mạch nhỏ, tiểu động mạch, rồi thành mạng lưới mao mạch dày đặc ở khắp cơ quan.
- Tổng tiết diện tăng vọt. Từng mao mạch rất bé (đường kính cỡ vài micrômét, vừa đủ cho một hồng cầu đi qua), nhưng số lượng lên tới hàng tỉ nên cộng lại tổng tiết diện lớn hơn động mạch chủ hàng trăm đến hàng nghìn lần.
- Tốc độ tỉ lệ nghịch với tổng tiết diện. Tốc độ = lưu lượng : tổng tiết diện. Tổng tiết diện càng lớn thì máu càng chảy chậm.
Ví dụ tính thử (số liệu làm tròn, tự đặt để minh hoạ)
Giả sử tim bơm khoảng 5 lít máu mỗi phút, tức khoảng 83 cm3/s. Lấy tiết diện động mạch chủ khoảng 3 cm2 và tổng tiết diện mao mạch khoảng 4000 cm2.
- Ở động mạch chủ: v ≈ 83 : 3 ≈ 28 cm/s.
- Ở mao mạch: v ≈ 83 : 4000 ≈ 0,02 cm/s, tức khoảng 0,2 mm/s.
Như vậy máu ở động mạch chủ nhanh hơn mao mạch cỡ hàng nghìn lần. Con số thật thay đổi theo người và trạng thái cơ thể, nhưng quy luật luôn giống thế.
Hai yếu tố hỗ trợ khác
- Ma sát lớn: mao mạch hẹp và dài, máu tiếp xúc nhiều với thành mạch nên bị cản trở nhiều.
- Huyết áp thấp: sau khi qua động mạch và tiểu động mạch, lực đẩy từ tim đã giảm mạnh, nên áp lực ở mao mạch nhỏ hơn nhiều so với động mạch.
Lưu ý: hai yếu tố này góp phần làm máu chậm lại, nhưng nguyên nhân chính để trả lời bài là tổng tiết diện lớn.
Máu chảy chậm ở mao mạch có ý nghĩa gì?
Mao mạch là nơi diễn ra trao đổi chất giữa máu và tế bào. Thành mao mạch chỉ gồm một lớp tế bào mỏng nên các chất dễ khuếch tán qua.
- Máu chảy chậm cho nhiều thời gian để O2 và chất dinh dưỡng đi từ máu vào tế bào.
- CO2 và chất thải đi từ tế bào vào máu để được mang đi.
- Sau đó máu dồn về tĩnh mạch, tốc độ tăng dần vì tổng tiết diện giảm lại.
So sánh động mạch – mao mạch – tĩnh mạch
| Đặc điểm | Động mạch | Mao mạch | Tĩnh mạch |
|---|---|---|---|
| Tổng tiết diện | Nhỏ | Rất lớn | Trung bình (lớn hơn động mạch) |
| Tốc độ máu | Nhanh nhất | Chậm nhất | Trung bình |
| Huyết áp | Cao | Thấp dần | Thấp nhất |
| Chức năng | Dẫn máu từ tim đi | Trao đổi chất | Dẫn máu về tim |
Lỗi sai thường gặp và mẹo nhớ
- Sai: “Mao mạch nhỏ nên máu chảy chậm.” Nếu chỉ xét một ống nhỏ đứng riêng thì nước còn chảy nhanh hơn. Ý đúng là từng mao mạch nhỏ nhưng cả mạng mao mạch có tổng tiết diện lớn.
- Sai: “Mao mạch chảy chậm vì tim yếu dần.” Tim không yếu đi; áp lực giảm do ma sát dọc đường.
- Mẹo nhớ: hình dung một con sông đổ ra vùng đồng bằng rộng: dòng nước loang ra nhiều nhánh nên chảy chậm lại. Sông là động mạch, đồng bằng là mạng mao mạch.
Luyện tập
Câu 1. Nếu lưu lượng máu là 60 cm3/s và tổng tiết diện mao mạch là 3000 cm2 thì tốc độ máu ở mao mạch là bao nhiêu?
Đáp án: v = 60 : 3000 = 0,02 cm/s.
Câu 2. Khi tập thể thao, tim đập nhanh hơn, tốc độ máu ở mao mạch cơ có thể thay đổi thế nào? Nêu lợi ích.
Đáp án: Lưu lượng tăng và nhiều mao mạch ở cơ được mở ra nên máu vẫn đến nhiều hơn mà vẫn đủ thời gian trao đổi; cơ nhận thêm O2, dưỡng chất và thải CO2 nhanh hơn.
Câu 3. Vì sao máu về tĩnh mạch lại chảy nhanh hơn ở mao mạch?
Đáp án: Các mao mạch hợp lại thành tiểu tĩnh mạch rồi tĩnh mạch nên tổng tiết diện giảm dần, với cùng lưu lượng thì tốc độ tăng lên.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao ở mao mạch máu chảy chậm hơn ở động mạch?
Vì tổng tiết diện của hàng tỉ mao mạch lớn hơn rất nhiều so với động mạch. Lưu lượng máu mỗi giây không đổi nên tiết diện càng lớn thì tốc độ càng nhỏ; ma sát và huyết áp thấp cũng góp phần.
Mỗi mao mạch rất nhỏ thì sao tốc độ lại chậm?
Tốc độ phụ thuộc tổng tiết diện của cả mạng mao mạch chứ không phải một mao mạch riêng lẻ. Tổng này lớn hơn động mạch chủ hàng trăm đến hàng nghìn lần.
Máu chảy chậm ở mao mạch có lợi gì?
Máu có đủ thời gian để trao đổi khí và chất dinh dưỡng với tế bào qua thành mao mạch mỏng, đồng thời nhận CO2 và chất thải.
Tốc độ máu nhanh nhất ở đâu trong hệ mạch?
Ở động mạch chủ, nơi tổng tiết diện nhỏ nhất. Tốc độ giảm dần khi động mạch phân nhánh và chậm nhất ở mao mạch.