- •«Определение вязкости жидкости. Исследование зависимости вязкости от концентрации, температуры или градиента скорости»
- •Задачи.
- •Лабораторная работа № 8 Определение вязкости жидкости Исследование зависимости вязкости жидкости от концентрации
- •Ход работы:
- •«Определение вязкости жидкости. Исследование зависимости вязкости жидкости от концентрации». Вопросы теории.
- •1.3. Внутреннее трение (вязкость) жидкости. Формула Ньютона.
- •Ньютоновские и неньютоновские жидкости.
- •1.4. Течение вязкой жидкости. Формула Пуазейля.
- •Факторы, влияющие на вязкость крови в организме.
- •1.5. Методы определения вязкости жидкости.
- •1.6 Реологические свойства крови, плазмы и сыворотки. Факторы, влияющие на вязкость крови в организме. Особенности течения крови в крупных и мелких сосудах
«Определение вязкости жидкости. Исследование зависимости вязкости жидкости от концентрации». Вопросы теории.
Основные понятия гидродинамики. Условие неразрывности струи.
Уравнение Бернулли.
Внутреннее трение (вязкость) жидкости. Ньютоновские и неньютоновские жидкости.
Течение вязкой жидкости. Формула Пуазейля. Гидравлическое сопротивление.
Методы определения вязкости жидкости.
Реологические свойства крови, плазмы, сыворотки. Факторы, влияющие на вязкость крови в живом организме. Особенности течения крови по крупным и мелким кровеносным сосудам.
Ламинарное и турбулентное течения. Число Рейнольдса. Условия проявления турбулентности в системе кровообращения.
Роль эластичности кровеносных сосудов в системе кровообращения. Пульсовая волна.
Физические принципы измерения давления крови.
1.3. Внутреннее трение (вязкость) жидкости. Формула Ньютона.
При течении реальной жидкости между слоями, перемещающимися с различной скоростью, возникают силы внутреннего трения (вязкости). Эти силы, касательные к слоям, направлены так, что ускоряют медленно движущиеся слои и замедляют быстро движущиеся.
Рассмотрим ламинарный поток вязкой жидкости по горизонтальному руслу (рис. 5).
Рис. 5 Схема течения ламинарного потока вязкой жидкости по горизонтальному руслу.
Слой, “прилипший” ко дну неподвижен. По мере удаления от дна скорость жидкости увеличивается. Максимальная скорость жидкости будет у слоя, который граничит с воздухом. Сила внутреннего трения пропорциональна площади взаимодействующих слоев S и тем больше, чем больше их относительная скорость. Так как разделение на слои условно, то принято выражать силу в зависимости от изменения скорости, приходящегося на единицу длины в направлении, перпендикулярном скорости, то есть от величины , называемой градиентом скорости (grad V):
Fтр = . (11)
- это уравнение Ньютона.
Здесь - коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом внутреннего трения, или динамической вязкостью. Вязкость зависит от химического состава, примесей и температуры. С повышением температуры вязкость жидкости уменьшается по закону:
. (12)
где А – величина, постоянная для определенной жидкости.
Единицей измерения в “СИ” является Н сек / м2 ,
Н сек / м2 =Па с, 1Па с = 10П = 103 сП; в СГС - дин сек/см2 , эта единица называется пуазом. 1 пз = 0,1 м сек/м2.
Величина
, (13)
где - плотность жидкости, называется кинематической вязкостью.
Относительной вязкостью называется величина, равная
(14)
где - вязкость исследуемой жидкости, 0- вязкость стандартной жидкости.
Величина, обратная коэффициенту вязкости, называется текучестью.
Для растворов вязкость увеличивается с повышением концентрации растворенного вещества. При изучении свойств растворов иногда вводят характеристическую вязкость.
(15)
где с – концентрация растворенного вещества, отн– относительная вязкость раствора по отношению к вязкости растворителя.
Характеристическая вязкость не зависит от концентрации растворенного вещества, но связана с важными параметрами, такими как молекулярная масса, форма молекул и т. д. Связь между характеристической вязкостью и молекулярной массой М выражается с помощью обобщенного уравнения Штаудингера:
(16)
где К – константа, характерная для данного гомологического ряда макромолекул, - величина, характеризующая степень свертывания макромолекул в растворе. Эти величины при расчете берут из таблиц.