9. Уравнение Ньютона. Коэффициент вязкости. Кровь как неньютоновская жидкость. Вязкость крови в норме и при патологиях.

Если в двух параллельных слоях жидкость движется с различной скоростью v1 и v2,то по границе соприкосновения этих слоев действует вязкое трение. Для более медленного слоя сила вязкого трения направлена так, что способствует его более быстрому движению. Для более быстрого слоя сила вязкого трения является тормозящей силой, т.е. направлена в противоположную сторону.

Сила F_тр взаимодействия слоев описывается законом Ньютона:S

Здесь ∆v = v₂ - v₁ - разность скорости в соседних параллельных слоях; -расстояние между слоями со значениями скоростиv₁ и v₂ по перпендикуляру к слоям. Отношение называется градиентом скорости; в биофизике это отношение принято называть скоростью сдвига.

Коэффициент пропорциональности зависит от свойств жидкости, существенных для данного процесса и называется коэффициентом динамической вязкости:

На основании этого выражения введена единица коэффициента вязкости 1Па*с

У различных жидкостей коэффициент вязкости различен. Так, при температуре t=20⁰C коэффициент вязкости ацетона – 0,322 мПа*с; глицерина – 1480 мПа*с (1,48 Па*с)

Жидкость относится к категории ньютоновских, если ее коэффициент вязкости зависит только от температуры.

У неньютоновских жидкостей коэффициент вязкости зависит не только от температуры, но и от особенностей их течения: поперечные размеры потока, градиент скорости в нем, а иногда – и уровень давления в потоке.Кровь – ярко выраженная неньютоновская жидкость.

В норме вязкость крови составляет 5 мПа*с. Но при патологии коэффициент вязкости наблюдается в диапазоне 1,7 – 23 мПа*с, являясь существенным диагностическим показателем.

Вязкость крови сильно зависит от диаметра сосуда. В артериолах и капиллярах она достигает 800 мПа*с.

Биофизика цитомембран и электрогенеза

1. Явление диффузии. Уравнение Фика.

Пассивный транспорт

-Это перенос молекул и ионов из области с большей концентрацией в область меньших концентраций (т.е. против градиента концентраций )

-Не требует затрат энергии

Виды пассивного транспорта:

а) простая диффузия

-Вещество проходит путем растворения в липидах .

-Механизмом простой диффузии происходит перенос простых незаряженных молекул (O2, CO2иN2, ), жирорастворимых веществ

-Протекает медленно

б) Диффузия через липидные белковые поры (каналы)

Порой или каналом называют участок мембраны, включающий липидные или белковые молекулы и образующий в мембране проход.

-Этот канал допускает проникновение не только малых молекул, но и более крупных ионов.

-Каналы могут проявлять селективность для(избирательность) для разных видов ионов.

в) диффузия при помощи переносчиков

Например, антибиотик валиномицин при связывании с ионом калия образует растворимый в липидах комплекс и проходит через мембрану.

Переносчики получили название ионофоры.

Диффузию через каналы или диффузию при помощи переносчиков еще называют облегченной диффузией.

Уравнения Фика или уравнение диффузии.

J - плотность потока вещества; D - коэффициент диффузии – м2/сек., зависит от природы вещества и численно равен количеству вещества, диффундирующего в единицу времени через единицу площади при градиенте концентарции, равном единице.

dр(знак плотности)/dx – градиент плотности знак «-» показывает, что направление диффузии противоположно росту концентрации

Уравнение диффузии можно записать не только для плотности массового потока, но и для плотности потока частиц и плотности потока веществ, при этом в уравнении вместо градиента плотности следует использовать соответственно градиент концентрации dn/dx или градиент молярной концентрации dc/dx

_______________________________________________________________________________________