Ньютоновские и неньютоновские жидкости

БИОРЕОЛОГИЯ

Реология (от греч. rheos - течение, поток и logos - слово, учение) - это наука о течении и деформации твёрдых, жидких и газообразных сред, их механическом поведении в процессе течения.

Биореологияисследует течение разнообразных биологических жидкостей(например, крови, синовиальной, плевральной и др.),деформации различных тканей (мышц, костей, кровеносных сосудов) у человека.

Понятие жидкости. Реальная и идеальная жидкости. Внутреннее трение в реальной жидкости.

Жидкость– физическое тело, молекулы которого слабо связаны между содой. Поэтому незначительные силы способны легко изменить форму жидкости, которая способна сохранить объем, но не форму.

Реальной жидкостью называют жидкость, обладающую вязкостью (свойство жидкости сопротивляться сдвигу ее слоев).

В реальной жидкости вследствие взаимного притяжения и теплового движения молекул имеет место внутреннее трение, или вязкость.

Параметр вязкости выступает одним из основных свойств определяющих характер движения жидкости.

Если текущая жидкость соприкасается с неподвижной поверхностью (например при движении жидкости в трубке) то слои такой жидкости перемещаются с различными скоростями. Слой который соприкасается с поверхностью движется медленнее. В результате между этими слоями возникает напряжение сдвига: более быстрый слой стремится вытянуться в продольном направлении, а более медленный задерживает его.

Идеальная или невязкая жидкость является упрощенной моделью реальной (вязкой) жидкости. По предположению, идеальная жидкость имеет все свойства реальной, кроме вязкости.

Простейший опыт определения вязкости: на гладкую наклонную поверхность одновременно выливают одинаковое количество воды и масла. Вода стекает быстрее масла. Она более текучая. Движущемуся маслу мешает быстро стекать более высокое трение между его молекулами (внутреннее сопротивление – вязкость). Таким образом, вязкость жидкости обратно пропорциональна ее текучести.

Коэффициент вязкости жидкости.

Основной закон вязкого течения был установлен И. Ньютоном (1687 г.) -формула Ньютона:

F_тр = .

где F [Н] - сила внутреннего трения (вязкости), возникающая между слоями жидкости при сдвиге их относительно друг друга;

- градиент скорости течения (быстрота изменения её от слоя к слою), иначе — скорость сдвига

H - коэффициент называемый коэффициентом внутреннего трения, или вязкостью.

в Международной системе единиц единица Вязкостьимеет размер н·сек/м², или (пуаз). 1 пз = 0,1 н·сек/м²

Ньютоновские и неньютоновские жидкости.

У большинства жидкостей (вода, низкомолекулярные органические соединения, истинные растворы, расплавленные металлы и их соли) коэффициент вязкости зависит только от природы жидкости и температуры. Такие жидкости называются ньютоновскими и силы внутреннего трения, возникающие в них, подчиняются закону Ньютона.

У некоторых жидкостей, преимущественно высокомолекулярных (например, растворы полимеров) или представляющих дисперсионные системы (суспензии и эмульсии), h зависит также от режима течения - давления и скорости движения. При их увеличении вязкость жидкости уменьшается вследствие нарушения внутренней структуры потока жидкости. Такие жидкости называются или неньютоновскими.

Реология крови (гемореология) занимается изучением механических закономерностей и изменений свойств крови в процессе ее циркуляции на разных участках сосудистого русла. Исследование реологических свойств основано на изучении вязкости цельной крови при различных условиях.

Кровь в организме человека двигается с различной скоростью, которая зависит от сократительной способности сердца, функционального состояния кровеносного русла. При относительно маленькой скорости течения частицы крови располагаются параллельно друг к другу. Такое течение называется ламинарным, при этом поток крови является слоистым. Если линейная скорость крови повышается и становится больше определенной величины, ее течение становится беспорядочным (так называемое «турбулентное» течение).

Данные свидетельствуют, что турбулентность потока крови возможна в местах ветвления крупных сосудов и в начале аорты. Для большинства сосудов характерно ламинарное движение крови.