A folyadék viszkozitása
Valódi folyadék molekuláinak kölcsönhatása miatt súrlódási erők keletkeznek az áramlás során, amelyek a mozgó rétegek felszíne felé irányulnak. Ezek az erők meghatározzák a folyadék belső súrlódását vagy viszkozitását. A belső súrlódási erők jelenléte a folyadékban azt eredményezi, hogy különböző rétegei különböző sebességgel mozognak. A 9. ábra azt az esetet mutatja, amikor a folyadék legfelsõ rétegében a mozgás interferenciája minimális, az alsó pedig a maximális (például a folyó áramában).
Viszkózus folyadékban a mozgó rétegei az x tengely mentén különböznek egymástól. merőleges a folyadék mozgási irányára. A 9. ábrán bemutatott konkrét esetben ez a csökkenés egy lineáris törvény alapján történik. Mennyiségi szempontból a folyadék rétegeinek mozgási sebességében mutatkozó különbségek nagyságát a dv / dx sebesség gradiense jellemzi. más néven a nyírási ráta. Minél nagyobb a nyírási sebesség, annál nagyobb a súrlódási erő a mozgó folyadék rétegei között. Ez az erő arányos a mozgó folyadékrétegek érintkezési felületével, és függ a molekulák közötti kölcsönhatás nagyságától. Ezekből a megfontolásokból következik a Newton-képlet. a belső súrlódás erejének meghatározása:
H együttható. amely a folyadék és a hőmérséklet tulajdonságaitól függ, a belső súrlódási, viszkozitási vagy dinamikus viszkozitás együtthatója.
A nemzetközi rendszerben a viszkozitás egysége pascal-second (Pa × s). A nem-szisztémás viszkozitású egységet (II) is használják,
1 Pa × s = 10P.
Ha egy mozgó folyadékban a viszkozitása nem függ a sebesség gradiensétől, akkor az ilyen folyadékokat Newton-nak nevezzük. Ezek közé tartoznak a homogén folyadékok. Ha a folyadék inhomogén, például összetett és nagy molekulákból áll, amelyek komplex térbeli struktúrákat képeznek, akkor az áramlása a sebesség sebességének gradiensétől függ. Az ilyen folyadékokat nem Newtonianak nevezik. A vér egy tipikus nem-Newton-folyadék. mivel az elemi elemek (eritrociták, leukociták stb.) szuszpenziója a plazmában. Ez azt jelenti, hogy a mozgó vérben megvalósuló különböző sebességi gradiensek miatt az érrendszer különböző részeiben a viszkozitása változhat.
A víz viszkozitása 20 ° C hőmérsékleten 1 mPa × c vagy 1 cP (centipoise), és a normál vérviszkozitás 4-5 mPas-s. Különböző kórképekkel a vér viszkozitása értéke 1,7 és 22,9 mPas között változhat. A vér viszkozitásának és a víz viszkozitásának arányát a vér viszkozitásának nevezik.
Hangsúlyozni kell, hogy ezek a numerikus értékek a nagy véredények vérének átlagos viszkozitását jellemzik. vagy a testen kívüli vérminták viszkozitása. kapilláris módszerekkel mérve (lásd 1.6). A vérszerkezet heterogenitása, a véredények speciális szerkezete és elágazása a vér viszkozitásának meglehetősen összetett eloszlását eredményezi, amely az érrendszer mentén mozog. Elemezzük az élő szervezetben a vér viszkozitását befolyásoló fő tényezőket.
a) Hőmérséklet. A hőmérséklet hatása egy mozgó folyadék viszkozitására a Newton-folyadék vascularis rendszerére meglehetősen triviális. A növekedésével csökken. Csökkenti a vér viszkozitását is. Úgy tűnik, ez csökkentheti néhány a terheket a szíve a fejlődés a test a kóros folyamatokat kíséri láz, mint a védelem választ. Azonban meg kell jegyezni, hogy a hőmérséklet-változás megváltoztathatja a mértéke agrega-CIÓ a vörösvértestek, ami más változások a vér szerkezetét. Ezért a viszkozitás változása a kóros folyamatok során nagyon összetett. A hőmérsékletnek a vér viszkozitására gyakorolt hatását figyelembe kell venni a kezelés során, különösen ha számos hipertermia betegség kezelésére használják - az egész test vagy annak egyes részei hőmérsékletének a különböző módokon történő hevítés következtében történő növekedését.
c) Nyírási sebesség (sebesség gradiens). A vér lineáris sebessége és az erek átmérője az érrendszer különböző részeiben nagyon változik. Következésképpen a mozgó vér áramlási sebessége is jelentősen eltér. Mivel a vér egy nem-newtoni folyadék, a viszkozitása a nyírási sebességtől függően különböző lesz a keringési rendszer különböző részeiben.
Úgy gondolják, hogy sok nagy véredényben a nyírási sebesség közel 1000 s -1. Ebben az esetben a vérmozgás nem-newtoni jellegének megnyilvánulása elhanyagolható, és viszkozitása megfelel a fenti 4-5 mPa-s értékeknek. Azonban, mivel a kis vérerek nyírási sebessége csökken, az effektív viszkozitás fokozatosan növekszik, és a nyírósebesség kisebb, mint 1 s -1. ez a növekedés nagyon drámai.
d) Vérvérsejtek szervezése a véráramlásban. Vannak meglehetősen összetett és nem teljesen ismert mechanizmusok, amelyek a mozgó vér viszkozitásának csökkenéséhez vezetnek. Ezek a plazma specifikus eritrociták rekonstrukciójához kapcsolódnak. Ha az egyetlen natív Newton-folyadék az edény mentén mozog, a hajó tengelye mentén a részecskék sebessége maximális lesz, és a falakon minimális lenne (lásd a 10. ábrát). A különböző folyadékrészecskék sebességvektorainak végeinél egy vonalsebesség-profilt kapunk. Newton-folyadék esetében parabola alakú. A mozgó vérben a sebességprofil lényegében "lapos", azaz a részecskék mozgásának sebessége a tartály közepén és éleinél nem annyira különbözik. Ez több okból is megtörténik. Úgy véljük, hogy az eritrociták plazmavirággal való mozgásával a hosszirányú orientáció a mozgási iránynak megfelelően jelenik meg. Vékony falréteg vérplazma, amely nem tartalmaz vörösvérsejteket, és csökkentett viszkozitású, kialakul az edény falán. Ennek eredményeképpen az eritrociták, mintha egymás után "építettek", a hajó mentén egy héjban mozognak a plazmából. Ez a jelenség csökkenti a vér viszkozitását és elősegíti a mozgását, különösen a kis erekben.