Кровь является неньютоновской жидкостью это объясняется тем что
Кровь – неньютоновская жидкость
Ньютоновские и неньютоновские жидкости
Жидкости делятся по вязким свойствам на два вида: ньютоновские и неньютоновские.
Ньютоновской называется жидкость, коэффициент вязкости которой зависит только от ее природы и температуры. Для ньютоновских жидкостей сила внутреннего трения прямо пропорциональна градиенту скорости. Для них непосредственно справедлива формула Ньютона (1), коэффициент вязкости в которой является постоянным параметром, не зависящим от условий течения жидкости.
Неньютоновской называется жидкость, коэффициент вязкости h которой зависит не только от природы вещества и температуры, но также и от условий течения жидкости, в частности, от градиента скорости. Коэффициент вязкости в этом случае не является константой вещества. Зависимость силы вязкости от градиента скорости становится нелинейной. Примерами таких жидкостей являются кровь и другие суспензии.
То, что кровь является неньютоновской жидкостью, обусловлено в наибольшей степени тем, что она обладает внутренней структурой, представляя собой суспензию форменных элементов в растворе – плазме. Плазма – практически ньютоновская жидкость. Поскольку 93% форменных элементов составляют эритроциты, то при упрощенном рассмотрении кровь – это суспензия эритроцитов в физиологическом растворе. Характерным свойством эритроцитов является тенденция к образованию агрегатов. Если нанести мазок крови на предметный столик микроскопа, то можно видеть, как эритроциты «склеиваются» друг с другом, образуя агрегаты, получившие название «монетных столбиков». Условия образования агрегатов различны в крупных и мелких сосудах. Это связано в первую очередь с соотношением размеров сосуда, агрегата и эритроцита (характерные размеры: dэр » 8 мкм, dагр » 10 · dэр » 80 мкм).
Здесь возможны варианты (рис. 2).
1. Крупные сосуды (аорта, артерии): dсос > dагр, dсос >> dэр. При этом градиент скорости 
небольшой, эритроциты собираются в агрегаты в виде монетных столбиков (рис.2а). В этом случае вязкость крови h = 0,005 Па×с.
2. Мелкие сосуды (мелкие артерии, артериолы): dсос » dагр, dсос = (5 ¸ 20) dэр. В них градиент значительно увеличивается и агрегаты распадаются на отдельные эритроциты (рис. 2б), тем самым уменьшая вязкость системы. Для этих сосудов, чем меньше диаметр просвета, тем меньше вязкость крови. В сосудах диаметром dсос » 5 dэр вязкость крови составляет примерно 2/3 вязкости крови в крупных сосудах.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Реологические свойства крови. Ньютоновская и неньютоновская жидкости.
Реология— это наука о деформациях и текучести вещества. Под реологией крови (гемореологией) понимают изучение биофизических особенностей крови как вязкой жидкости.
Вязкость (внутреннее трение) жидкости — свойство жидкости оказывать сопротивление перемещению одной ее части относительно другой. Вязкость жидкости обусловлена в первую очередь межмолекулярным взаимодействием, ограничивающим подвижность молекул. Наличие вязкости приводит к диссипации энергии внешнего источника, вызывающего движение жидкости, и переходу ее в теплоту. Жидкость без вязкости (так называемая идеальная жидкость) является абстракцией. Всем реальным жидкостям присуща вязкость.
Основной закон вязкого течения был установлен И. Ньютоном (1687 г.) — формула Ньютона:
где F [Н] — сила внутреннего трения (вязкости), возникающая между слоями жидкости при сдвиге их относительно друг друга; µ [Па . с] — коэффициент динамической вязкости жидкости, характеризующий сопротивление жидкости смещению ее слоев; dV /dZ [1/с] — градиент скорости, показывающий, на сколько изменяется скорость V при изменении на единицу расстояния в направлении Z при переходе от слоя к слою, иначе— скорость сдвига; S [м 2 ] — площадь соприкасающихся слоев.
Сила внутреннего трения тормозит более быстрые слои и ускоряет более медленные слои. Наряду с коэффициентом динамической вязкости рассматривают так называемый коэффициент кинематической вязкости
υ= µ/ρ(ρ— плотность жидкости).
Жидкости делятся по вязким свойствам на два вида: ньютоновские и неньютоновские
Ньютоновской называется жидкость, коэффициент вязкости которой зависит только от ее природы и температуры. Для ньютоновских жидкостей сила вязкости прямо пропорциональна градиенту скорости. Для них непосредственно справедлива формула Ньютона, коэффициент вязкости в которой является постоянным параметром, не зависящим от условий течения жидкости.
Неньютоновской называется жидкость, коэффициент вязкости которой зависит не только от природы вещества и температуры, но также и от условий течения жидкости, в частности от градиента скорости. Коэффициент вязкости в этом случае не является константой вещества. При этом вязкость жидкости характеризуют условным коэффициентом вязкости, который относится к определенным условиям течения жидкости (например, давление, скорость). Зависимость силы вязкости от градиента скорости становится нелинейной:
где n характеризует механические свойства при данных условиях течения. Примером неньютоновских жидкостей являются суспензии. Если имеется жидкость, в которой равномерно распределены твердые невзаимодействующие частицы, то такую среду можно рассматривать как однородную. Свойства такой среды в первую очередь зависят от µ жидкости. Система же в целом будет обладать уже другой, большей вязкостью µʹ, зависящей от формы и концентрации частиц. Для случая малых концентраций частиц С справедлива формула:
(2)
где К — геометрический фактор — коэффициент, зависящий от геометрии частиц (их формы, размеров). Для сферических частиц К вычисляется по формуле:
(2, а)
где R — радиус шара.
Для эллипсоидов К увеличивается и определяется значениями его полуосей и их соотношениями. Если структура частиц изменится (например, при изменении условий течения), то и коэффициент К, а следовательно, и вязкость такой суспензии µ’ также изменится. Подобная суспензия представляет собой неньютоновскую жидкость. Увеличение вязкости всей системы связано с тем, что работа внешней силы при течении суспензий затрачивается не только на преодоление истинной (неньютоновской) вязкости, обусловленной межмолекулярным взаимодействием в жидкости, но и на преодоление взаимодействия между ней и структурными элементами. Кровь — неньютоновская жидкость. В наибольшей степени это связано с тем, что она обладает внутренней структурой, представляя собой суспензию форменных элементов в растворе — плазме. Плазма — практически ньютоновская жидкость. Поскольку 93% форменных элементов составляют эритроциты, то при упрощенном рассмотрении кровь — это суспензия эритроцитов в физиологическом растворе. Характерным свойством эритроцитов является тенденция к образованию агрегатов. Если нанести мазок крови на предметный столик микроскопа, то можно видеть, как эритроциты “склеиваются” друг с другом, образуя агрегаты, которые получили название монетных столбиков. Условия образования агрегатов различны в крупных и мелких сосудах. Это связано в первую очередь с соотношением размеров сосуда, агрегата и эритроцита.
Здесь возможны варианты(см. Приложение 1):
1.Крупные сосуды (аорта, артерии):
При этом градиент dV / dZ небольшой, эритроциты собираются в агрегаты в виде монетных столбиков. В этом случае вязкость крови µ= 0,005 Па . с.
2. Мелкие сосуды (мелкие артерии, артериолы):
В них градиент dV / dZ значительно увеличивается и агрегаты распадаются на отдельные эритроциты, тем самым уменьшая вязкость системы. Для этих сосудов чем меньше диаметр просвета, тем меньше вязкость крови. В сосудах диаметром около 5 dэp вязкость крови составляет примерно 2/3 вязкости крови в крупных сосудах.
3. Микрососуды (капилляры):
Как и у любой жидкости, вязкость крови возрастает при снижении температуры. Например, при уменьшении температуры с 37° до 17° вязкость крови возрастает на 10 %.
Ньютоновские и неньютоновские жидкости. Кровь как неньютоновская жидкость.
Ньютоновские жидкости – жидкости, вязкость которых не зависит от градиента скорости(т.е.вязкость постоянна).Это все низкомолекулярные в-ва в жидком состоянии, их смеси и истинные растворы в них низкомолекулярных в-в (вода, органич. жидкости, расплавл. металлы, соли и стекло при темп-ре выше темп-ры размягчения). Такие жидкости подчиняются уравнению Ньютона:
Коэффициент пропорциональности η (греческая буква «эта») называют коэффициентом внутреннего трения или динамической вязкостью. Единицей динамической вязкости (или просто вязкости) в системе СИ является паскаль-секунда (Па·с)
dv/dx – производная, называемая градиентом скорости.
S – площадь взаимодействующих слоев
Неньютоновские жидкости – вязкость которых зависит от градиента скорости (т.е.вязкость не постоянная) Они не подчиняются уравнению Ньютона. Это жидкости, состоящие из крупных и сложных молекул, например эмульсии, суспензии, пены и кровь.Такие жидкости содержат молекулы или частицы, склонные к образованию пространственных структур.
Цельная кровь (суспензия эритроцитов в белковом растворе – плазме крови) в отличие от плазмы крови является неньютоновской жидкостью.Вязкость крови уменьшается с увеличением скорости v (или градиента скорости dv/dx) течения крови.Связано это с тем, что в неподвижной крови или при малых скоростях ее течения эритроциты склонны к агрегации (слипанию) и образуют структуры, напоминающие столбики монет («монетные столбики»), что приводит к возрастанию вязкости. При увеличении скорости движения крови «монетные столбики» разрушаются, и вязкость крови снижается. При остановке движения крови, эритроциты быстро (примерно, за 1 с) вновь собираются в «монетные столбики».
Вопрос №13 Течение вязкой жидкости по трубам формула Пуазейля
Наибольшей скоростью обладает слой, текущий вдоль оси трубы. Здесь градиент скорости равен нулю и наблюдается самое малое трение. Примыкающий к стенке сосуда слой жидкости неподвижен В данных точках сосуда градиент скорости имеет максимальное значение и наблюдается самое большое трение.
Движение тел в вязкой жидкости. Закон Стокса.
Вязкость проявляется при движении не только жидкости по сосудам, но и тел в жидкости. При небольших скоростях в соответствии с уравнением Ньютона сила сопротивления движущемуся телу пропорциональна вязкости жидкости, скорости движения тела и зависит от размеров тела. Так как невозможно указать общую формулу для силы сопротивления, ограничимся рассмотрением частного случая.
Закон Стокса:
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ.КЛИНИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЯЗКОСТИ КРОВИ.ДИАГНОСТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ВЯЗКОСТИ КРОВИ
Совокупность методов измерения вязкости называют вискозиметрией, а приборы, используемые для таких целей, — вискозиметрами. Рассмотрим наиболее распространенные методы вискозиметрии. Капиллярный метод основан на формуле Пуазейля и заключается в измерении времени протекания через капилляр жидкости известной массы под действием силы тяжести при определенном’ перепаде давлений. Капиллярный вискозиметр применяется для определения вязкости.
Метод падающего шарика используется в вискозиметрах, основанных на законе Стокса. Из формулы находим
Таким образом, зная величины, входящие в правую часть этой формулы, и измеряя скорость равномерного падения шарика, можно найти вязкость данной жидкости.
Применяются также ротационные вискозиметры, в которых жидкость находится в зазоре между двумя соосными телами, например цилиндрами. Один из цилиндров (ротор) вращается, а другой неподвижен. Вязкость измеряется по угловой скорости ротора, создающего определенный момент силы на неподвижном цилиндре, или по моменту силы, действующему на неподвижный цилиндр, при заданной угловой скорости вращения ротора.
С помощью ротационных вискозиметров определяют вязкость жидкостей в интервале 1—10 5 Па • с, т. е. смазочных масел, расплавленных силикатов и металлов, высоковязких лаков и клеев, глинистых растворов и т. п.
В ротационных вискозиметрах можно менять градиент скорости, задавая разные угловые скорости вращения ротора. Это позволяет измерять вязкость при разных градиентах и установить зависимость η = f(dv/dx), которая характерна для неньютоновских жидкостей.
В настоящее время в клинике для определения вязкости крови используют вискозиметр Гесса с двумя капиллярами
В вискозиметре Гесса объем крови всегда одинаков, а объем воды отсчитывают по делениям на трубке 1, поэтому непосредственно получают значение относительной вязкости крови. Для удобства втсчета сечения трубок 1 и 2 делают различными так, что, несмотря на разные объемы крови и воды, их уровни в трубках будут примерно одинаковы.
Вязкость крови человека в норме 4—5 мПа • спри патологии колеблется от 1,7 до 22,9 мПа * с, что сказывается на скорости оседания эритроцитов (СОЭ). Венозная кровь обладает несколько большей вязкостью, чем артериальная. При тяжелой физической работе увеличивается вязкость крови. Некоторые инфекционные заболевания увеличивают вязкость крови, другие же, например брюшной тиф и туберкулез, — уменьшают.
masterok
masterokМастерок.жж.рф
Хочу все знать
Если в движущейся жидкости её вязкость зависит только от её природы и температуры и не зависит от градиента скорости, то такие жидкости называют ньютоновскими. К ним относятся однородные жидкости. Когда жидкость неоднородна, например, состоит из крупных молекул, образующих сложные пространственные структуры, то при её течении вязкость зависит от градиента скорости.
Такие жидкости называют неньютоновскими.
Неньютоновские жидкости не поддаются законам обычных жидкостей, эти жидкости меняют свою плотность и вязкость при воздействии на них физической силой, причем не только механическим воздействие, но и даже звуковыми волнами. Если воздействовать механически на обычную жидкость то чем большее будет воздействие на нее, тем больше будет сдвиг между плоскостями жидкости, иными словами чем сильнее воздействовать на жидкость, тем быстрее она будет течь и менять свою форму. Если воздействовать на Неньютоновскую жидкость механическими усилиями, мы получим совершенно другой эффект, жидкость начнет принимать свойства твердых тел и вести себя как твердое тело, связь между молекулами жидкости будет усиливаться с увеличением силы воздействия на нее, в следствии мы столкнемся с физическим затруднением сдвинуть слои таких жидкостей. Вязкость неньютоновских жидкостей возрастает при уменьшение скорости тока жидкости
Вот еще один пример:
Если к вязкопластичной жидкости прикладывать напряжение сдвига, меньшим по величине, чем пороговое значение, то такая жидкость будет оставаться в покое. Как только напряжение сдвига превысит, вязкопластик начнет течь, как обычная ньютоновская жидкость. Иначе говоря, привести в движение вязкопластичную жидкость можно, лишь преодолев её предельное напряжение.
Такое поведение вязкопластиков объясняется тем, что в жидкости, находящейся в покое, образуется жесткая пространственная структура, оказывающая сопротивление любому напряжению, меньшему, чем пороговое. К вязкопластичным жидкостям можно отнести буровые растворы, сточные грязи, масляные краски, зубную пасту – то есть то, что похоже на пасту, главным образом суспензии.
К псевдопластичным жидкостям относятся жидкости, содержащие несимметричные частицы или молекулы высокополимеров, например, суспензии или растворы полимеров, подобных производным целлюлозы.
При маленьких изменениях скоростей деформации молекулы высокополимеров или несимметричные частицы своими большими осями ориентируются вдоль направления движения, вследствие чего возрастает напряжение внутри. После завершения ориентирования, а поведение жидкости не отличается от ньютоновского. Иными словами, если нажимать на псевдопластическую жидкость не резко, то ее вязкость будет высока, а если резко – то будет уменьшаться.
А вот что можно сделать в домашних условиях:
А вот интересная штука: плывун — насыщенный водой грунт:
Кровь является неньютоновской жидкостью это объясняется тем что
Ни один человек не может уйти от реального материального мира, окружающего его и в котором он сам живёт. Природа, быт, техника и всё то, что нас окружает и в нас самих происходит, подчинено единым законам происхождения и развития – законам ФИЗИКИ
Цель: приготовить неньютоновскую жидкость и изучить её свойства
Гипотеза: в домашних условиях можно приготовить неньютоновскую жидкость и изучить ее свойства.
Нас окружает огромное количество жидкостей. Люди состоят из жидкости. Мы пьем жидкости. Готовим жидкости. Моемся жидкостью. Следим за техникой с помощью жидкостей. Основным свойством привычной нам жидкости является то, что она способна менять свою форму под действием механического воздействия. Но оказывается, что не все жидкости ведут себя привычным образом, такие жидкости называют неньютоновские жидкости.
Впервые с данным понятием я столкнулся тогда, когда решил выяснить в
интернет источниках, что собой представляет популярная детская игрушка «жвачка для рук» или хендгам. Я нашел несколько видеороликов, в которых демонстрировались свойства неньютоновских жидкостей на примере изготовленных в домашних условиях хендгамов. Эксперименты произвели на меня большое впечатление и мне захотелось побольше узнать об удивительных свойствах жидкостей, противоречащих законам физики
Для получения информации о разных жидкостях я использовал сеть Интернет.
По итогам работы были выполнены все поставленные задачи и сделаны все запланированные опыты. Проведенные опыты и презентация проиллюстрировали цель проделанной нами работы.
В природе существуют четыре формы вещества: твердое, жидкое, газообразное и плазма. Жидкость – это среднее состояние между твердым и газообразным. Жидкость, в отличии от твердого вещества, не имеет свою определенную форму, а принимает форму сосуда, в котором она находится. В отличие от газа, имеет определенный объем, из-за того, что в жидкости молекулы связаны не так прочно, поэтому связи постоянно меняются. Но есть жидкости с особыми свойствами, их называют неньютоновскими. В чем же различия (см. табл. 1)?
Основное свойство: текучесть
Текучесть зависит от силы и скорости воздействия, т.е. текучесть при определенных условиях может отсутствовать
Вязкость зависит от природы
Вязкость зависит от скорости воздействия
При применении механических усилий – остаются в жидком состоянии
При применении резких быстрых механических усилий – принимает свойства твердых тел
При медленном воздействии ведет себя как обыкновенная жидкость
К ньютоновским (просто жидкость) относятся однородные жидкости. Ньютоновская жидкость – это вода, масло, спирт, бензин, нефтепродукты и большая часть привычных нам в ежедневном использовании текучих веществ, то есть таких, которые сохраняют свою текучесть, что бы вы с ними не делали (если речь не идет об испарении или замораживании, конечно).
Я заинтересовался необычными свойствами таких жидкостей и провел несколько экспериментов.
Инструменты и вещества, которые я использовал в опытах:
— картофельный крахмал, вода, пищевые красители, яйцо;
— мерная ёмкость, ёмкость для замеса, плоская ёмкость, вилка, деревянная палочка, салфетки, пищевая пленка, пакетик, резинки;
— блокнот для записей, ручка, видеокамера, фотоаппарат.
Опыт № 1 «Получение неньютоновской жидкости»
Я смешал 3 части крахмала и 2 части воды и получил неньютоновскую жидкость.
Опыт № 2 «Изучение свойств неньютоновской жидкости. Скорость и сила воздействия»
Я перелил неньютоновскую жидкость в плоскую ёмкость. Резко ударил по ней, но рука осталась сухой. Потом я медленно опустил пальцы, и неньютоновская жидкость вела себя как обычная жидкость – медленно стекала.
1. 
2. 
3. 
4. 
5. 
6. 
Я опустил пальцы в неё и резко дёрнул, и ёмкость приподнялась! Когда быстро сжимал текучую неньютоновскую жидкость – она превращалась в плотный шарик, как только переставал сжимать шарик полностью растекался.
Опыт № 3 «Опыт с яйцом»
Как вы думаете, что будет, если сбросить яйцо с небольшой высоты? Я решил проверить. Налил в пакетик неньютоновскую жидкость и положил туда яйцо. Сбросил пакет с высоты потолка на стол. Яйцо не разбилось! Потому что неньютоновская жидкость при быстрых и сильных воздействиях ведёт себя как твёрдое вещество, и яйцо оказалось в надежной “броне”. Проделал тот же опыт с водой. В результате яйцо разбилось, пакет порвался, и вода разлилась.
1. 
2. 
3. 
4. 
Опыт № 4 «Прыгающие капельки»
1. 
2. 
3. 
4. 
5. 
6. 
7. 
8. 
Неньютоновские жидкости нашли свое применение в разных областях нашей жизни. В мире как ни странно очень популярны данные жидкости. При исследовании неньютоновских жидкостей в первую очередь изучают их вязкость, знания о вязкости.
В строительстве: малярная краска является неньютоновской жидкостью поэтому не стекает со стен и не капает с потолка.
Военное применение: неньютоновская жидкость в состоянии обеспечить защиту от пробивной силы высокоскоростных средств поражения, хорошо рассеивая ударную волну по большой площади, поэтому такие жидкости используют в изготовлении брони и бронежилетов.
В технике: смазочные материалы для двигателей и механизмов. Неньютоновские жидкости создают защитную пленку смазочного материала, которая никогда не стекает с рабочих поверхностей двигателя.
В косметике: для изготовления тонального крема, блеска для губ, лака для ногтей. Чтобы косметика держалась на коже, ее делают вязкой, будь это жидкий тональный крем, блеск для губ, подводка для глаз, тушь для ресниц, лосьоны, или лак для ногтей.
В кулинарии: использование сливочного масла, маргарина, майонеза. Чтобы улучшить оформление блюд, сделать еду более аппетитной и чтобы ее было легче есть, в кулинарии используют вязкие продукты питания.
В сфере развлечений: огромные бассейны с неньютоновской жидкостью для исследования ее свойств, игрушки лизуны, умный пластилин.
