Внутрішнє тертя (вязкість рідини). Ньютонівські і неньютонівські рідини. Реологічні властивості крові ,сироватки ,плазми

Основною реологічною характеристикою рідин і газів є в язкість або внутрішнє тертя. В язкість визначається силами тертя між шарами газу або рідини, що переміщуються паралельно один до одного з різними за модулем швидкостями. З боку шару, котрий рухається швидше, на шар, який рухається повільніше, діє прискорююча сила. Навпаки, шар, що рухається повільніше, гальмує шари, що рухаються швидше. Сили тертя, що виникають при цьому спрямовані по дотичній до поверхні дотику шарів. Це явище можна спостерігати в досліді, під час якого шар рідини перебуває між двома паралельними пластинами. Рідина дотикається до обох пластин, повщина її шару дельтаХ. Нижня пластина закріплена. Рідина в язка і прилипає до обох пластин, тому шар рідини, який безпосередньо межує з пластиною, не рухається відносно неї. Прикладемо до верхньої пластини горизонтальну силу v. Він впливає на сусідній шар, зумовлюючи його рух, але з дещо меншою швидкістю. Кожен шар надає рух з меншою швидкістю шару, що лежить під ним, і так аж до нерухомого нижнього шару.
Якщо швидкість достатньо мала, то такий рух називають ламінарним, тобто окремі шари рідини не змішуються. Вивчаючи внутрішнє тертя, Ньютон виявив, що сила тертя між шарами рідини, які рухаються з різними швидкостями, залежить від площі дотику шарів і зміни швидкості при переході від одного шару до іншого.(градієнт швидкості).

Швидкість руху молекул усередині речовин залежить від температури, отже в язкість є теж функцією температури. В язкість рідини зменшується зі збільшенням температури, а зі збільшенням тиску зростає. Для більшості рідин коефіцієнт вязкості (Па*с) не залежить від градієнта швидкості. Такі рідини описують формулою Ньютона і називають Ньютонівськими або нормальними. Рідини, що складаються з великих і складних молекул, наприклад розчин полімерів, які утворюють просторові структури, є неньютонівськими. Коефіцієнт вязкості цих рідин залежить від градієнта швидкості. Вязкість крові визначають віскозиметричними методами. Вязкість крові залежить віж стану організму. Вона також залежить від віку (в новонароджених вязкість більша в 1.5 разу від норми, в жінок-менша ніж у чоловіків). В нормі вязкість крові людини- 4*10^-3….5*10^-3. Венозна кров в язкіша від артеріальної. В'язкість плазми. Плазма в цілому може бути віднесена до розряду «ньютоновских» рідин. Її в'язкість відносно стабільна в різних відділах кровоносної системи і в основному визначається концентрацією глобулінів. Серед останніх основне значення має фібриноген. Відомо, що видалення фібриногену знижує в'язкість плазми на 20%, тому в'язкість утворюється сироватки наближається до в'язкості води.

В'язкість таких біологічних рідин, як кров і плазма, в значній мірі залежить від вмісту в них білків. В'язкість сироватки при однаковому вмісті білків, але різному співвідношенні білкових фракцій - різна. У фізіологічних умовах в'язкість крові коливається в межах 4-5 одиниць, причому у чоловіків в'язкість крові вище, ніж у жінок.

Для визначення в'язкості крові випускається віскозиметр ВК-4. Принцип дії цього приладу заснований на порівнянні швидкостей протікання крові і дистильованої води в строго однакових по внутрішньому перерізу капілярах, при однаковій температурі і тиску. Швидкість просування залежить від сили внутрішнього тертя між молекулами кожної з порівнюваних рідин, тобто від в'язкості цих рідин.

32.Ламінарний і турбулентний плин. Число Рейнольдса. Течія вязких рідин. Формула Паузейля. Гідравлічний опір.

Якщо швидкість достатньо мала то такий рух називають ламінарним, тобто окремі шари рідини не змішуються(таким є плин крові в нормі)..

Стаціонариний плин є ламінарним, пошаровим: для нього використовується рівняння Бернуллі, прийнятна формула Пуазейля. Збільшення швидкості плину в язкої рідини, неоднорідність тиску по перерізу трубки (судини) зумовлюють утворення завихрень, внаслідок чого рух стає вихровим, турбулентним. Швидкість цього руху змінюється за величиною і напрямом. Характер плину рідини і швидкості її плину, розмірів трубки (судини) і визначається числом Рейнольдса:

Якщо число Рейнольдса більше від критичного, то плин - турбулентний (для гладких циліндричних трубок Ре = 2300.) Плин крові в нормі є ламінарним, як і плин повітря в носоглотці. Наявність запальних процесів зумовлює виникнення турбулентного руху повітря, за якого дихальні м язи виконують більшу роботу.

При ламінрному русі шар рідини біля стінок трубки нерухомий, бо сили взаємодії між молекулами рідини і внутрішнім стінками трубки набагато перевищують сили взаємодії молекул між собою.

Формула Пуазейля - це формула для обчислення кількості рідини, що протікає трубкою за одиницю часу

Величина

називається гідравлічним опором. Це явище виникнення сил тертя в реальній рідині при її русі.Спад тиску залежить від цієї величини. Найменший опір мають аорта і порожнисті вени. В артеріях, особливо в артеріолах, опір зростає попри те, що збільшується загальна площа перерізу судин

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: