Закон Пуазейля

Закон Пуазейля являє собою формулу для об'ємної швидкості течії рідини. Він був відкритий експериментально французьким фізіологом Пуазейля, який досліджував плин крові в кровоносних судинах. Закон Пуазейля часто називають головним законом гідродинаміки.

Закон Пуазейля пов'язує об'ємну швидкість течії рідини з різницею тиску на початку і кінці трубки як рушійною силою потоку, в'язкістю рідини, радіусом і довжиною трубки. Закон Пуазейля використовують у випадку, якщо течія рідини Ламінарна. Формула закону Пуазейля:

де Q - об'ємна швидкість рідини (м3 / с), (P1 - P2) - різниця тиску через кінці трубки (Па), r - внутрішній радіус трубки (м), l - довжина трубки (м), η - в'язкість рідини (Па с).

Закон Пуазейля показує, що величина Q пропорційна різниці тиску P1 - P2 на початку і кінці трубки. Якщо P1 дорівнює P2, потік рідини припиняється. Формула закону Пуазейля також показує, що висока в'язкість рідини призводить до зниження об'ємної швидкості течії рідини. Воно також показує, що об'ємна швидкість рідини надзвичайно залежна від радіуса трубки. Це передбачає, що помірні зміни радіуса кровоносних судин можуть забезпечувати великі відмінності об'ємної швидкості рідини, що протікає через судину.

Формула закону Пуазейля спрощується і стає більш універсальною при введенні допоміжної величини - гідродинамічного опору R, яке для циліндричної трубки може бути визначено за формулою:

З акон Пуазейля, таким чином, показує, що об'ємна швидкість рідини прямо пропорційна різниці тиску на початку і кінці трубки і обернено пропорційна гідродинамічному опору:

В'язкість крові

Кров є суспензією клітин крові в рідині складного складу, званої плазмою. Розрізняють червоні клітини крові (еритроцити), білі клітини крові (лейкоцити) і тромбоцити. Плазма - водний розчин електролітів, білків, поживних речовин, продуктів метаболізму і т.п. Обсяг крові в організмі становить майже 7% обсягу людського тіла. Еритроцити займають близько 45% об'єму крові, а інші клітини крові - менше ніж 1%. Відносний обсяг клітин крові і плазми визначають за допомогою приладу гематокриту. Цю ж назву використовують для визначення результатів аналізу.

Кров є більш щільною і в'язкою, ніж вода. В середньому відносна в'язкість крові становить майже 4,5 (3,5-5,4). Відносна в'язкість плазми - 2,2 (1,9 - 2,6). В'язкість крові вимірюється в лабораторії за допомогою спеціального приладу - медичного віскозиметра. Кров є неньютонівської рідиною. Але при такій швидкості течії, яка підтримується в судинах кровоносної системи, в'язкі властивості крові можна розглядати, як для ньютонівських рідин.

В'язкість крові залежить, головним чином, від концентрації еритроцитів і менше - від концентрації білків плазми. Вона залежить також від швидкості течії крові. Якщо швидкість течії крові зменшується, еритроцити збираються в специфічні скупчення, так звані «монетні стовпчики». Це призводить до підвищення в'язкості крові. Такий феномен можна спостерігати в дрібних кровоносних судинах, де швидкість течії крові невелика.

Однак існує фізіологічний механізм, який сприяє зменшенню в'язкості крові в невеликих посудинах, званий ефектом Фареуса-Ліндквіста. Цей ефект пояснюється орієнтацією еритроцитів вздовж осі судини. Еритроцити, формуючи циліндричний осьовий струм, ковзають по шару навколишнього їх плазми крові.