Siła lepkości22, I ROK STOMATOLOGIA SUM ZABRZE, BIOFIZYKA


Siła lepkości: - pojawienie się sil tarcia miedzy warstwami cieczy lub gazu, poruszającymi się rownolegle wzgl siebie z roznymi prędkościami. Warstwa poruszajaca się szybciej dziala przyspieszajaco na warstwe poruszajaca się wolniej i odwrotnie. Pojawiające się sily tarcia wew skierowane sa stycznie do pow styku tych warstw, proporcjonalne do współ lepkości danego osrodka. Prawo Newtona: sila tarcia wew F jest prop do powierzchni S poruszających się wzgl siebie warstw cieczy oraz do spadku prędkości deltaV/deltaX [WZOR]

Einstein Wzór określa lepkość względną roztworu, w Którym cząsteczki substancji rozpuszczonej mają kształt kulisty.

0x01 graphic
Gdzie: Φ=0x01 graphic
- współczynnik objętościowy roztworu; Vc-objętość cząsteczek substancji rozpuszczonej, Vr- objętość całkowita roztworu η lepkość roztworu η.-lepkość rozpuszczalnika

Objętość cząsteczek substancji rozpuszczonej jest równa iloczynowi liczby n moli tej substancji, liczby Avogadra NA i objętości V jednej cząsteczki:

Φ0x01 graphic

Jeżeli uwzględnimy że M= 0x01 graphic
zaś c=0x01 graphic
to powyższy wzór będzie wyglądał:

Φ0x01 graphic

Wpływ czynnikow na lepkość: 1)temperatura lepkość wzrasta gdy temp spada, w temp 0 jest ok. 2,5 raza wieksza niż przy 37, zmiany lepkości sa podobne jak w wodzie lepkość wzgl prawie nie zalezy od temp 2) Hematokryt: lepkość krwi rosnie gdy hem rosnie, przy wzroście hem ponad 60% lep krwi znacznie wzrasta, przy ustalonej pred scinania hematokrytu jest głównym czynnikiem wpływającym na lepkość, lepkość skorygowana [wzor] gdzie H-hem, alfa- współ upakowania erytrocytow, e-podstawa log nat. 3) przekroj naczynia: w przewodach o średnicy>0,3 mm nie zalezy od przekroju, dla mniejszych zmniejsza się w miare zmniejszania przekroju 4)agregacja erytrocytów: wywoływanie wzrostu lepkości krwi w malych szybkościach scinania 5) prędkość scinania :przy dużej wpływa na lepkość zmniejszona odksztaltnosc.

Metoda Stoklesa: -polega na pomiarze prędkości opadania kulki w badanej cieczy. Na opadajaca kulke dziaalaja 3 sily: a)ciężkości(P) w dol P = m*g = V*ρ*g = 4/3 πr3 *ρ *g

b)wyporu hydrostatycznego(Q)- w gore Q = V* ρc*g = 4/3 πr3 * ρc*g, c)Tarcia wew(R) -w gore R = 6πr*η*v Vg=m V -obj kulki, r-pro, ro-gest.kul, g-przysp. Gdy Q+R=P porusza się ruchem jednostajnym [rysun]. Prędkość opadania wyznaczamy z pomiaru czasu t opadania na drodze h. po przekształceniu η = 2r2 * g( ρ - ρc ) / gv

Wiskozymetr Ostwalda - do pomiaru lep wzg, mierzymy czas t0 przeplywu przez kapilare wiskozymetru cieczy wzorcowej o obj zawartej miedzy A i B, mierzymy tez czas t przepływu przez kapilare cieczy badanej o tej samej obj [wzor] Pomiar wykonujemy umieszczając wiskozymetr w naczyniu z woda której temp regulujemy termostatem[rysun]

Wiskozymetr Ubbelohdea - do pomiaru wzgl,mierzymy jak w Osst. Czas przepal;ywu cieczy nie jest zalezny od jej ilości ani od napiecia pow dzieki temu ze konstrukcja zapewnia tworzenie `wiszacego poziomu' na koncu kapilary. Cisnienie hydrostatyczne powoduje przeplyw [wzor]-z prawa Poiseuille'a l-dlugosc przewodu, deltap-rozn cis na koncach przewodu.

Efekt Magnusa: akumulacja osiowa- krwinki gromadzą się bliżej osi naczynia unikając jego ścian- prędkość przepływu cieczy lepkiej nie jest jednakowa roznych miejscachdanego przekroju rury. Przy scianie ciecz plynie wolniej, srodkiem szybciej poprzek nastepuje spadanie szybkości krwinki wprowadzone sa w ruch obrotowy- pociąga za soba ciecz nadając jej ruch cyrkulacyjny wokół krwinki, jest to powodemrozrzedzania linii pradu przy odsciennej stronie ,a azageszczaniaod strony odosiowej wytwarza się roznica ciśnień znosząca krwinkew strone osi przewodu . [rysuny]

Płyn Newtonowski- lepkość nie zalezy od cisnienia wywieranego na ten plyn. Lep jest stala. Przeplyw tego plynu opisywany prawwem Poiseville'a, warunki musza odpowiadac laminarnemu. [rysun i wzor] stosunek naprężania ścinającego do szybkości scinania jest liniowy. Tau-naprezenie, y-szybkosc scinania, dx element grub warstwy plynu, U-predk przesuwanej plytki, u-predk warstwy plynu.

Plyn nienewtonowski- wykazuje wzrost współ lep ze wzrostem cisnienia

Równanie Cassona + Granica Płynięcia

Granica płynięcia - naprężenie powyżej którego krew dopiero zaczyna płynąć.

Krew - posiada granicę płynięcia - ale trudna do oznaczenia - przyczyny metodyczne.

Określenie granicy --> przy pomocy reologicznego modelu Cassona - wyraża w sposób analityczny krzywą płynięcia krwi τ½ = τ0½ + kc * D½ <-- równanie Cassona

gdzie: τ - naprężenie ścinające (styczne do powierzchni) D - szybkość ścinania τ0 - granica płynięcia kc - współczynnik konsystencji

Według dotychczasowych badań - granica płyniecia krwi ~5mPa.

Wpływ na jej wartość ma: Hematokryt i stężenie fibrynogenu i innych składników białkowych osocza

Wyznaczanie granicy płyniecia - ekstrapolacja krzywej płynięcia do prędkości równej 0.

Graniczna liczba lepkościowa (dawniej lepkość istotna) Stosunek lepkości właściwej do stężenia (c) rozpuszczonego składnika przy tymże stężeniu dążącym do zera i prędkości ścinania (u) dążącej do zera. Posiadając wartośc granicznej liczby lepkościowej możemy wyliczyc masę dowolnych biopolimerów.określona jest wzorem:

0x01 graphic
lub 0x01 graphic

 - lepkość rozworu, 0 - lepkość czystego rozpuszczalnika, sp - lepkość właściwa, rel - lepkość względna, c - stężenie. Jednostką granicznej liczby lepkościowej jest zazwyczaj cm3/g. Lepkośc względna to stosunek lepkości danej cieczy do lepkości cieczy wzorcowej w najczęstszym przypadku wody, a w przypadku roztworu jest do lepkości czystego rozpuszczalnika. Jest wielkością bezwymiarową. [ η'] = η/ η0

Krzywa płynięcia krwi Przepływ cieczy lepkiej możemy traktować jako jeden ze specjalnych przypadków odkształcenia postaci materii. Oddziaływania występujące w przepływających płynach można scharakteryzować, podając naprężenia styczne (Τ=F/S) jako funkcję prędkości ścinania (u=dv/dx). Wykres zależności Τ=f(u) nazywamy krzywą płynięcia; na jej podstawie różnicujemy płyny na: newtonowskie- wykresem jest linia prosta przechodząca przez początek układu współrzędnych i nienewtonowskie- wykresem jest linia prosta, która nie przechodzi przez początek układu współrzędnych.

Podział ten stosujemy dla ustalonych warunków ciśnienia i temperatury. Wartość ilorazu Τ/u nazywamy lepkością płynu. (η).

Ciecze pseudoplastyczne

Cieczami pseudoplastycznymi nazywa się ciecze w których stosunek naprężenia ścinającego do gradientu prędkości w określonych warunkach temperatury i ciśnienia nie jest stały. Może on także monotonicznie maleć wraz ze wzrostem gradientu prędkości lecz nie zależeć od czasu i sposobu ścinania. Taką ciecz jest między innymi krew.

Ciecze tiksotropowe

stosunek naprężenia ścinającego do gradientu prędkości zależy od szybkości, czasu i sposobu ścinania. Krzywa płynięcia wykazuje histerezę. Właściwości tiksotropowe krwi są związane z tworzeniem struktur w warunkach braku ścinania oraz i rozpadaniem się w obecności naprężeń ścinających. Dzięki temu badania krzywych płynięcia i ich analiza pozwalają wyciągnąć wnioski na temat rozmiarów struktur, łatwości ich tworzenia i warunków w jakich ulegają rozpadowi. Właściwości tiksotropowe krwi związane są z tworzeniem i rozpadaniem skupisk krwinek czerwonych. Zjawisko to nazywa się agregacją krwinek czerwonych. Odtwarzanie struktur odbywa się w bardzo krótkim czasie, w związku z tym histereza krzywej płynięcia jest prawie niezauważalna



Wyszukiwarka