Гліцерин 1500

В’язкість розчину, як правило, більша від в’язкості розчинника.

Кров є суспензією форменних елементів в білковому розчині - плазмі. Тому вона відноситься до неньютонівських рідин. При плині крові по судинах спостерігається концентрація форменних елементів в центральній частині потоку, де в’язкість крові відповідно більша. Оскільки відносна в’язкість крові невелика, то даним явищем часто нехтують і коефіцієнт в’язкості крові вважають сталим. В нормі відносна в’язкість крові складає 4, 2 - 6.

В’язкість крові: зменшується при анемії, цирозі печінки, туберкульозі; підвищується при поліцетемії, артеріосклерозі, інфаркті міокарда, цукровому діабеті, венозних тромбозах, деяких інфекційних захворюваннях. Венозна кров має більшу в’язкість, ніж артеріальна. При тяжкій фізичній роботі в’язкість крові зростає. Швидкість осідання еритроцитів (ШОЕ) залежить від в’язкості крові. З підвищенням в’язкості ШОЕ зменшується.

Середнє значення відносної в’язкості плазми практично здорових людей складає 1, 64 і мало залежить від віку, режиму харчування і статі. В’язкість плазми при хронічному ревматоїдному артриті зростає, і значно зростає при мієломній хворобі.

Відносна в’язкість сироватки крові в нормі 1, 64 - 1, 69 при патології 1, 5 - 2, 0.

Показники в’язкості крові, плазми, сироватки, поряд з іншими показниками крові, мають діагностичне значення.

Сукупність методів вимірювання в’язкості рідин називають віскозиметрією, а відповідні прилпди - віскозиметрами.

Серед найбільш поширених методів віскозиметрії є:

- капілярний метод для вимірювання в’язкості в межах від 10^-5 Па× с до 10⁴ Па× с;

- метод падаючої кульки (метод Стокса) для вимірювання в’язкості в межах від 6 × 10^-4 до 250 Па× с;

- ротаційний метод для вимірювання в’язкості в межах 1 - 10⁵ Па× с.

В клініці для визначення в’язкості крові використовують капілярний віскозиметр Геса (Вк-4). Основу віскозиметра складають два однакових капіляри, які переходять в проградуйовані піпетки. Кінці піпеток з’єднані трійником, від якого відходить резинова трубка з скляним наконечником. Завдяки наявності краника, капілярні трубки можна почергово заповнити дистильованою водою і досліджуваною рідиною (кров’ю) до мітки 0. Після цього віскозиметр розташовують горизонтально, відкривають краник і втягують рідини так, щоб досліджувана рідина перемістилась до мітки 1. При цьому вода, як менш в’язка рідина здійснить більше переміщення. Мітка, до якої переміститься при цьому вода, вкаже відносну в’язкість досліджуваної рідини. В загальному випадку, якщо позначити в’язкість еталонної рідини h₁ і її переміщення l, а в’язкість досліджуваної рідини h₂ і її переміщення l₂, то

або

Для більш в’язких рідин використовують метод Стокса, який грунтується на вимірюванні швидкості рівномірного руху невеликого тіла сферичної форми в досліджуваній рідині.

Для рівномірного руху кульки:

або

F_т = mg -F_А,

де - сила тяжіння;

- сила Архімеда;

F_т = 6phrv - сила тертя Стокса.

Тоді

де r – радіус кульки; r - густина кульки; r₀ – густина рідини.

На практиці фіксують висоту h рівномірного руху (падіння) кульки і час t падіння. Тоді швидкість падіння:

Кровоносна система являє собою сукупність певним чином сполучених циліндричних судин різного діаметра, по яких неперервно циркулює кров.

В зв’язку з цим розглянемо рух в’язкої рідини по циліндричних трубах.

Внаслідок симетрії, частинки рухомої рідини рівновіддалені від осі труби, мають однакову швидкість. Найбільшу швидкість мають частинки, що рухаються вздовж осі труби. Найближчі до внутрішньої поверхні труби шари не рухомі..

Максимальна швидкість рідини в центрі труби взовж осі

де Р_{1 і} Р₂ - зовнішні тиски на рідину на початку і в кінці труби;

l - довжина труби;

R - радіус труби;

h - коефіцієнт в’язкості рідини.

Пошаровий плин рідини в фізиці називають ламінарним. Він встановлюється в трубах з гладкими стінками без різких змін площі перерізу або згинів труби, а також при відсутності багаточисельних розгалужень.

При високих швидкостях і порушенні вказаних умов плин рідини буде турбулентним. При цьому виникають завихрювання, частиники рідини перемішуюються, їх швидкості безладно змінюються.

Турбулентний рух рідини на відміну від ламінарного, супроводжується шумами.

Плин крові в артерії в нормі є ламінарним, невелика турбулентність виникає біля клапанів серця.

Аналіз шумів, що виникають при плині крові, проводиться з діагностичною метою.

Характер плину рідини по трубі залежить від властивостей рідини, швидкості її плину, розмірів труби і визначається числом Рейнольдса.

де r - густина рідини;

v - швидкість плину;

D - діаметр труби.

Якщо число Рейнольдса більше деякого критичного значення, то рух рідини турбулентний. Для гладких циліндричних труб:

Re _кр = 2300;

Rе < Rе_кр - плин ламінарний;

Rе ³ Rе_кр - плин турбулентний.

Пуазейль встановив дослідним шляхом, що середня швидкість рідини при ламінарному плині по неширокій горизонтальній трубі постійного круглого перерізу прямо пропорційна різниці тисків на вході і виході труби, квадрату радіуса і обернено пропорційна довжині труби і коефіцієнту в’язкості рідини.

- закон Пуазейля.

Пізніше даний закон теоретично вивів Гаген.

Кількість рідини, яка протікає через поперечний переріз труби за 1 с визначається співвідношенням:

Q = V_c × S; S = p R²

- формула Гагена-Пуазейля.

Або

.

Величина w називається гідравлічним опором. Він обернено пропорційний четвертій степені радіуса і тому значно зростає із зменшенням радіуса труби (судин). З іншої сторони опір прямо пропорційний довжині труби і в^, язкості рідини.

Між гідравлічним і електричним опорами є аналогія. Зокрема, повний опір послідовно з^, єднаних труб (судин) знаходиться як сума опорів окремих труб (судин).

При послідовному з’єднанні:

w = w₁ + w₂ + w₃.

При паралельному з’єднанні:

.

.

Величина - називається градієнтом тиску.

Для послідовно з’єднаних труб різного перерізу Q = const, відповідно,

Тобто із зменшення поперечного перерізу труби градієнт тиску збільшується.

Для якісного аналізу тисків рідини в різних перерізах нерозгалуженої трубки можна користуватись рівнянням Бернуллі:

і рівнянням нерозривності течії:

SV = const.

Рівняння Бернуллі справедливе для стаціонарного плину ідеальної (нев’язкої) рідини.

В даному рівнянні Р - статичний тиск рідини, обумовлений дією зовнішніх сил; rgh - гідростатичний тиск, обумовлений дією сили тяжіння на рідину; - динамічний тиск, тиск рухомої рідини на перешкоди, що зустрічаються на шляху руху.

В клініці використовують непрямий безкровний метод вимірювання тиску крові. Він полягає в тому, що вимірюється тиск, який необхідно створити ззовні, щоб стиснути артерію до зупинки плину крові в ній. Вимірювання проводиться на плечевій артерії вище ліктьового згину. Стиск артерії здійснюється за допомогою манжети. Тиск в манжеті визначається за допомогою манометра.

Метод вимірювання артеріального тиску, запропонований Коротковим, грунтується на прослуховуванні за допомогою фонендоскопа звуків, які виникають при проходженні крові через стиснуту манжетою артерію.

Доки артерія стиснута повністю, ніяких звуків не прослуховується. По мірі зменшення тиску в манжеті, починають з’являтися чіткі тони. Поява перших тонів відповідає максимальному або систолічному тиску.

При подальшому зменшенні тиску в манжеті, тони доповнюються шумами, обумовленими турбулентним плином крові по частково стиснутій артерії. В подальшому шуми зникають і в фонендоскопі знову прослуховуються тільки тони. При відновленні перерізу артерії, звукові явища припиняються, плин крові стає ламінарним.

Показ манометра в момент значного зменшення тонів відповідає мінімальному або діастолічному тиску.

Артеріальний тиск вимірюють в мм рт.ст.

Для визначення швидкості кровотоку використовується декілька методів.

1. Ультразвуковий метод грунтується на ефекті Доплера. Ультразвукова хвиля змінює частоту при відбиванні від рухомих еритоцитів крові. Ефект Доплера дозволяє визначити не тільки середню швидкість кровотоку, але й швидкість окремих шарів крові. Швидкість крові прямо пропорційна доплерівському зсуву частоти.

Балістокардіографія - діагностичний метод оцінки роботи серця шляхом графічної реєстрації механічних коливань тіла людини, обумовлених реактивною віддачею при серцевих скороченнях і рухом крові по великих судинах.

При скороченні лівого шлуночка серця і викиданні в аорту ударного об’єму крові виникає сила реакції F_ра від голови до ніг.

Якщо тіло людини розташувати на горизонтальній рухомій платформі, то можна виявити ледь помітні для ока коливання тіла в повздожньому напрямі, які є результатом послідовної дії сил реакції на переміщення крові. Дані коливання тіла на практиці можна реєструвати за допомогою відповідного приладу. Діагностичний метод, який грунтується на реєстрації таких коливань, називається балістокардіографією.

Сфигмографія - діагностичний метод оцінки стану системи кровообігу, який грунтується на графічній реєстрації пульсових коливань кровоносної судини.

Сфигмограф створюється на основі електрокардіографа з використанням сфигмографічної приставки. Приставка є перетворювачем механічних коливань стінки артерії в електричний сигнал. Найбільш поширеними перетворювачами є п’єзоелектричні і електроємнісні.

На межі поділу рідини і газу, двох рідин, що не змішуються, рідини і твердого тіла виникають поверхневі явища, обумовлені міжмолекулярими взаємодіями середовищ.

За ступенем міжмолекулярної взаємодії рідини поділяють на змочуючі і незмочуючі.

Змочуючою називають рідину, в якій сила взаємодії між молекулами рідини і стінки посудини перевищує силу взаємодії між молекулами самої рідини.

Незмочуючою називають рідину, в якій сила взаємодії між молекулами рідини і стінки посудини менша за силу взаємодії між молекулами самої рідини.

Якщо розглянути стан взаємодії з оточенням:

1) молекули на значній відстані від поверхні рідини;

2) молекули на вільній поверхні рідини,

то можна прийти до висновку, що рівнодійна такої взаємодії в першому випадку дорівнює нулю, а в другому випадку відмінна від нуля.

Оскільки R₂ ¹ 0, то для переміщення молекули із глибини на її поверхню необхідно виконати деяку роботу. Це означає, що стан молекул на поверхні рідини характеризується додатковою, так званою поверхневою енергією.

Величина поверхневої енергії прямо пропорційна площі вільної поверхні рідини:

W_n = s S,

де s - коефіцієнт поверхневого натягу рідини.

При зміні вільної поверхні рідини на величину DS виконується робота

А = D W_{n .} Причому DW_n = sDS.

Коефіцієнт поверхневого натягу можна визначити за слідуючими співвідношеннями:

де F_n - сила поверхневого натягу, яка напрямлена перпендикулярно до контура, що обмежує вільну поверхню рідини, по дотичній до вільної поверхні рідини;

l - довжина контура, що обмежує вільну поверхню рідини.

Коефіцієнт поверхневого натягу залежить від природи рідини і температури (зменшується при її підвищенні) і не залежить від величини і форми вільної поверхні рідини. Він вимірюється в СІ в Дж/м² або Н/м.

Коефіцієнт поверхневого натягу деяких рідин при t=20⁰С:

вода 0, 072

кров у чоловіків 0, 056

у жінок 0, 061

жовч 0, 048

сеча 0, 066

спирт етиловий 0, 022

ртуть 0, 47

В розчинах речовини, які підвищують коефіцієнт поверхневого натягу розчинника називають поверхнево-неактивними. По відношенню до води такими є перш за все неорганічні солі.

І, навпаки, речовини, які зменшують коефіцієнт поверхневого натягу розчинника називають поверхнево-активними. Відносно води поверхнево-активними є жирні кислоти, ефіри, глікозиди, білки та інші.

При зміні фізіологічного стану організму може спостерігатись зміна поверхневого натягу крові. Зокрема, при анафілактичному шоці спостерігається зменшення коефіцієнта поверхневого натягу крові. Коефіцієнт поверхневого натягу сечі при наявності в ній жовчних пігментів зменшується.

Зміна концентрації поверхнево-активних речовин приводить до зміни міжфазного натягу на поверхнях клітинних мембран, який відіграє суттєву роль в процесах поділу клітин і проникливості клітинних мембран.

Явище піднімання змочуючої або опускання незмочуючої рідин на певну висоту по тонкій капілярній трубці називається капілярним.

q - краєвий кут змочування.

Для змочуючої рідини:

Рідина піднімається по капіляру

на висоту h.

Для незмочуючих рідин:

Рідина опускається по капіляру

на висоту h.

Вгнута або випукла вільна

поверхня рідини називається меніском.

В капілярній трубці під меніском

створюється додатковий тиск Лапласа:

де r_м - радіус меніска; r - радіус капіляра.

Висота підняття рідини в капілярі визначається із умови рівності або компенсації додаткового тиску Лапласа і гідростатичного тиску стовпчика рідини в капілярі:

звідки

Капілярні властивості мають всі пористі тіла. Капілярні явища мають велике значення для життя рослин. Завдяки їм вода і поживні речовини з грунту піднімаються вздовж стебла.

Попадання повітря або довільного газу в кровоносну судину може привести до газової емболії, яку відносять до капілярних явищ.

Бульбашка газу, яка попадає в вузьку судину (або довільну трубку) заповнену змочуючою рідиною, обмежена з двох сторін менісками, під якими виникають додаткові тиски.

r₁ = r₂

У випадку нерухомої рідини радіуси менісків рівні і додаткові тиски під н6ими комплексуються.

r_{1 >} r₂,

При русі рідини r₁ > r₂ і відповідно Dp < Dp₂ тобто результуючий тиск під менісками перешкоджає руху рідини.

r_2, r₃ < r₁

Найбільший опір руху рідини чинять додаткові тиски під менісками в місцях розгалуження судин.

Наявність однієї або декількох бульбашок газу в судині може привести до її закупорки. Закупорка життєво важливих судин є смертельно небезпечною.

Бульбашки газу в крові можуть з’явитись при пошкодженні великих вен, при звільненні газів крові в результаті швидкого зменшення зовнішнього тиску (зменшення розчинності газів у крові). Останнє можливо при швидкому підніманні водолазів з глибини, у пілотів і космонавтів при розгерметизації кабін кораблів на значних висотах. Необхідно запобігати попаданні повітря в судини при іньєкціях.

Методи визначення коефіцієнта поверхневого натягу.

	1) Метод відриву крапель. При витіканні рідин із вертикальної трубки з каліброваним отвором К малого радіусу r rрапля відривається при умові: mg = Fn або Fn = s l = s 2pr; де V - об’єм рідини; n - кількість крапель, що утворюються при ії витіканні. Звідси: Для еталонної рідини (дистильованої води):   Для досліджуваної рідини:

Тоді розділивши ліві і праві частини даних рівностей отримаємо:

або

На практиці вимірювання зводяться до підрахунку кількості крапель при витіканні однакових об’ємів еталонної і досліджуваної рідин.

Прилад для таких вимірювань називається стелагмоментром.