Тема: “ Вивчення коефіцієнта в’язкості рідини методами медичного віскозиметра та Стокса”.
Мета роботи : Оволодіти методами визначення коефіцієнта в’язкості рідині (методами візкозиметра та Стокса). Вивчити залежність коефіцієнта в’язкості від концентрації .
Обґрунтування необхідності вивчення теми .
Розуміння фізики в’язкості рідини відіграє важливу роль при поясненні цілого ряду процесів , що протікають у судинній системі.
Кров – органічна система , яка відображає найменші зміни, ледь помітні зсуви , що відбуваються в організмі під час відхилення від норми , тобто є чуттєвим індикатором стану організму .
В’язкість крові людини в нормі 4·10-3 - 5·10-3 (Па·с ) , при патології коливається від 1,7·10-3 - 22,9·10-3 ( Па·с ) . Венозна кров має дещо більшу в’язкість , ніж артеріальна . У процесі фізичних навантажень в’язкість крові зростає.
В’язкість цитоплазми зумовлена структурою біополімерів, що входять до її складу, а величина її коливається в межах від 2·10-3до 50·10-3(Па·с) і залежить від періодів клітинного циклу, зокрема в’язкість у різних частинах клітки є різною.
Швидкість осідання еритроцитів (ШОЕ) – важливий діагностичний показник, також пов’язаний із в’язкістю крові; швидкість осідання можна визначити за методом Стокса-Панченкова.
ШОЕ вказує на наявність запальних процесів в організмі людини. У нормі ШОЕ у жінок - 7-12 мм/год, у чоловіків - 3-9 мм/год.
Метод Стокса використовують у гігієні; за його допомогою визначають швидкість осідання пороху, диму та інших відходів виробництва.
Теоретичні відомості.
Основною реологічною характеристикою рідини, газів є в’язкість або внутрішнє тертя.
В’язкість характеризується силами тертя між шарами газу або рідини, що переміщуються паралельно один до одного з різними за модулем швидкостями. З боку шару, що рухається швидше, на шар, що рухається повільніше, діє прискорююча сила. Навпаки, на шар, що рухається повільно, гальмує шари, які 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 знаходиться між двома пласкопаралельними пластинами.
Рідина дотикається до обох пластин: товщина її шару ∆х. Нижня пластина закріплена. Рідина в’язка і прилипає до обох пластин, тому шар рідини, який безпосередньо межує з пластиною, не рухається щодо неї. Прикладемо до верхньої пластини горизонтальну силу F, під дією якої пластина буде рухатися зі швидкістю V. Внаслідок “прилипання” найвищий шар також рухається зі швидкістю V. Він впливає на сусідній шар, зумовлюючи і його рух, але з дещо меншою швидкістю. Кожен шар передає рух з меншою швидкістю шару, що лежить під ним, і так аж до нерухомого нижнього шару.
Вивчаючи внутрішнє тертя, Ньютон встановив, 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). Градієнт швидкості визначається відношенням зміни швидкості двох шарів до найкоротшої відстані між ними.
Сила внутрішнього тертя визначається:
Fтр.=η
·S,
Де η– коефіцієнт пропорційності, який залежить від роду рідини, її температури, тиску і називається динамічною в’язкістю.
В’язкість є функцією температури. В’язкість зменшується при збільшенні температури, а при збільшенні тиску – зростає.
Користуючись формулою Ньютона, можна сформулювати фізичний зміст коефіцієнта в’язкості. Коефіцієнт в’язкості дорівнює силі в'язкості, що виникає між двома шарами ламінарно рухомої рідини при градієнті швидкості і площі стискаючих поверхонь рівними одиниці.
[η] =
=Па·с
Відношення коефіцієнта динамічної в’язкості до густини рідини або газу називається кінематичною в’язкістю υ:
ν = 
;
Величина, обернена до η називається коефіцієнтом плинності. Для більшості рідини коефіцієнт в’язкості не залежить від градієнта швидкості. Такі рідини описують формулою Ньютона і називають ньютонівськими. До них належать: вода, водні розчини, деякі низькомолекулярні органічні рідини етиловий спирт, ацетон. Коефіцієнт в'язкості інших рідин залежить від градієнта швидкості. Такі рідини називають ненютонівськими. До них належать високомолекулярні органічні сполуки, суспензії, емульсії. Такою рідиною є кров, яка за своїми властивостями нагадує суспензію деформованих частинок.
Існує декілька методів визначення коефіцієнта в’язкості рідини. Методи вимірювання в'язкості називають візкозиметрією.