voprosy_po_fizike (1)_copy_copy

Вопрос 18 Вязкость. Формула Ньютона. Ньютоновские и неньютоновские жидкости. Методы измерения вязкости жидкостей.

1)Вязкость (внутреннее трение) – это свойство текучих тел оказывать сопротивление перемещению слоев. Вязкость возникает из-за внутреннего трения между молекулами жидкости.

Между слоями существует градиент скорости = скорость сдвига:

=

2) Уравнение Ньютона

Формулировка: сила внутреннего трения F между слоями движущейся

поверхности соприкасающихся слоев S. Коэффициентом пропорциональности является коэффициент вязкости η.

напряжение сдвига [Па]

Реологияучение о деформации и текучести вещества.

В реологических характеристиках уравнение Ньютона имеет вид:

Напряжение сдвига прямо пропорционально скорости сдвига.

η – коэффициент динамической вязкости [Па•с] = паскаль•секунда

Вязкость зависит от: температуры, природы жидкости, формы молекул.

3) Ньютоновские и неньютоновские жидкости

gradv

Ньютоновская жидкость- η не зависит от gradυ.

Пример: однородная жидкость, вода, ртуть, глицерин, лимфа, плазма крови, сыворотка.

Неньютоновская жидкость- η зависит от gradυ.

Пример: неоднородные жидкости, суспензии, кровь, эмульсии, замазка, крем.

Кровь относится к неньютоновским жидкостям.

Кровь = плазма + форменные элементы.

Кровь является неньютоновской жидкостью, так как это суспензия форменных элементов в белковом растворе. Вязкость η крови 4÷5 мПа•с.

Ее вязкость зависит от режима течения. Чем медленнее течет кровь, тем выше вязкость.

При низких скоростях сдвига (в неподвижной крови) эритроциты образуют «монетные столбики» - клеточные агрегаты.

При высоких скоростях сдвига вязкость крови определяется

1) Концентрацией эритроцитов

2 ) Их физическими свойствами.

*Методы измерения вязкости жидкостей

1) Вискозиметр для определения относительной вязкости крови

2) Капиллярный вискозиметр Оствальда

3) Ротационный вискозиметр

Вопрос 19 Стационарный поток, ламинарное и турбулентное течения Числом Рейнольдса.

1)Стационарный поток- это такой поток, когда через каждый уровень поперечного сечения, протекает одинаковый объем жидкости.

Q- объемная скорость – это объем жидкости, протекающий через поперечное сечение за единицу времени.

Условие стационарности потока Q=const

2)Ламинарное течение- это слоистое течение; слои жидкости движутся параллельно, не смешиваясь между собой.

Турбулентное течение – это вихревое течение жидкости, сопровождающееся перемешиванием слоев, обусловленным образованием вихрей. Скорость частиц непрерывно меняется.

3) Характер течения жидкости определяется числом Рейнольдса

ρ- плотность; v – скорость; d- диаметр сосуда: η - вязкость

Это безразмерная величина.

Рейнольдс установил, что ламинарное течение переходит в турбулентное, когда введенное им число Рейнольдса превышает критическое значение.

Если Re < Reкр => Ламинарное течение

Если Re > Reкр = > Турбулентное течение

Reкрит. (H2O)=2300 Reкрит.(кровь) = 970 ± 80.

3)Гидравлическое сопротивление системы последовательно соединенных труб

Х=Х1 +Х2 +Х3

Гидравлическое сопротивление системы параллельно соединенных труб

сужение трубы:

Скорость потока возрастает Сопротивление увеличивается Перепад давлений увеличивается

Расширение трубы:

Скорость потока уменьшается

Сопротивление падает

Перепад давлений уменьшается

Вопрос 22 Биологические мембраны и их физические свойства.

1)В каждой клетке есть плазматическая мембрана, которая ограничивает содержимое клетки от наружной среды, и внутренние мембраны, которые формируют различные органоиды клетки (митохондрии, лизосомы, органоиды и т.п.).

Биологическая мембрана (БМ) – это клеточная граница, которой свойственна полупроницаемость. Имеет толщину 6-10 нм и видима только посредством электронного микроскопа.

2) Структура биологических мембран

Биологическая мембрана – это глико –липо -протеидный комплекс.

Из липидной части наиболее важны для структуры- фосфолипиды.

Биологическая мембрана- двойной слой фосфолипидов со встроенными белками.

Основа фосфолипида - трехатомный глицерин. К нему присоединяются жирные кислоты.

Фосфолипиддифильная молекула: имеет гидрофильную полярную головку и гидрофобный неполярный хвост.

Физико-химическое свойство фосфолипидов - амфофильность.

Мембранные белки (большие глобулы):

-периферические гидрофильные;

-собственные (интегральные) гидрофобные;

3) Различные Формы молекулярного движения в БМ:

1.Латеральная диффузия- перемещение молекул в пределах одной стороны бислоя.

2.Трансмембранная диффузия= ФЛИП-ФЛОП- перемещение молекул поперек БМ.

4) Физические свойства БМ:

1. Жидкокристаллическая структура (жидкий и твердый кристалл) , Мембрана сохраняется в ЖК состоянии благодаря температуре клетки и химическому составу жирных кислот.

-вязкость. На вязкость клеточных мембран влияет содержание в них холестерина. При повышении содержания холестерина вязкость повышается и исчезают транспортные свойства.

-текучесть ≈ const

-поверхностное натяжение

-упорядоченность внутренней структуры -анизотропия свойств

2. БМ – конденсаторемкость С = 1 мкФ/см2.

Две стороны мембраны, наружная и внутренняя, различаются и по составу и по функциям. Эта структурная асимметрия мембран приводит к векторной направленности процессов переноса.

5) Функции БМ.

Через биологическую мембрану происходит обмен: информацией,

энергией, веществом.

Общие: механическая, барьерная, матричная.

Специфические: транспортная, рецепторная, генерация Бп, принятие участие в информационных процессах в живой клетке.