Coeficientul de frecare internă sau vâscozitatea fluidului - studopediya

Parametrul Vâscozitatea este una dintre proprietățile de bază ale determinării naturii mișcării fluidului.

Viscozitate (frecare internă) de fluid - proprietăți de fluid pentru a rezista la deplasarea unei părți în raport cu alta. Viscozitatea lichidului este cauzată în primul rând de interacțiune intermoleculară, limitând mobilitatea moleculelor.

Dacă contactul lichidului curent cu suprafața fixă ​​(de exemplu, atunci când lichidul curge din tub), apoi un strat de mișcare fluid la viteze diferite. Ca rezultat, între aceste straturi tensiune de forfecare apare: strat mai rapid tinde să se întindă în direcția longitudinală și mai lent intarzierea acesteia.

Având vâscozitate duce la disipare (disipare) a sursei de energie externă, provocând mișcarea fluidului și tranziție l în căldură. vâscozității fluidului fără (așa numitul lichid perfectă) este o abstracție. Toate reale fluide cu viscozitate inerente.

Legea fundamentală a debitului vâscos a fost stabilită de către Newton (1687), o formulă a lui Newton:

în care F [N] - forța de frecare interioară (vâscozitatea), care are loc între straturile de fluid în raport de forfecare între ele; h | [Pa-s] - dinamic coeficient de vâscozitate a fluidului ce caracterizează rezistența fluidului de deplasare a straturilor sale; dV / dz [1 / c] - rata de rampă care arată cât de mult se modifică atunci când schimbă viteza V pe unitatea de distanță în direcția Z la trecerea de la un strat la altul, sau viteza de forfecare; S [m 2], - zona de straturile adiacente.

Astfel, forța frânelor cu frecare internă mai rapid și accelerează straturile straturile mai lent. Împreună cu coeficientul de vâscozitate dinamică considerând un așa-numitul coeficient de vâscozitate cinematică

în care r - lichid de densitate.

Lichid împărțit prin proprietățile vâscoase în două categorii: newtoniene și non-newtoniene.

Chemat lichid Newtonian, coeficientul de viscozitate, care depinde de natura și de temperatura acestuia. Pentru fluide Newtoniene, vâscozitatea forței este direct proporțională cu gradientul vitezei. Pentru ei direct Newton formulă este valabilă (9.1), în care parametrul de vâscozitate este o constantă care este independentă de condițiile de curgere a fluidului.

Se numește lichid non-newtoniene, coeficientul de vâscozitate care depinde nu numai de natura substanței și a temperaturii, dar și condițiile de curgere a fluidului, în special, asupra gradientul vitezei. coeficient de vâscozitate, în acest caz nu este un material constant. Când această vâscozitate lichid caracterizează viscozitate condițional, care se referă la anumite condiții de curgere a fluidului (de exemplu, presiunea, viteza). Dependența forțelor de viscozitate asupra gradientul vitezei devine neliniară:

unde n caracterizează proprietățile mecanice în aceste condiții
flux.

Un exemplu de fluide non-newtoniene sunt suspensii. Dacă există un lichid în care particulele solide sunt distribuite care nu interacționează în mod uniform, atunci un astfel de mediu poate fi considerată ca fiind omogene, adică ne interesează fenomene care sunt caracterizate prin distanțe mari în comparație cu dimensiunea particulelor. Proprietatile acestui mediu este în primul rând depinde de viscozitatea fluidului. Sistemul în ansamblu va avea un diferit, vâscozitate h mai mare ¢ în funcție de concentrația formei și a particulelor. Pentru mică concentrație a particulelor C satisface formula:

unde K - factor geometric - factor în funcție de geometria particulelor (formă, mărime).

Dacă se modifică structura particulelor (de exemplu, la schimbarea condițiilor de curgere), apoi coeficientul K (9.2), și, prin urmare, viscozitatea acestei suspensii h „se va schimba de asemenea. O astfel de suspensie este fluid non-newtonian. Creșterea viscozității întregului sistem, datorită faptului că activitatea unei forțe externe, atunci când suspensiile care curge consumat nu numai pentru a depăși adevărata vâscozitate (non-newtonian) datorită interacțiunilor intermoleculare în lichid, dar, de asemenea, pentru a depăși interacțiunea dintre acesta și elementele structurale.

Sânge - fluid non-newtonian. Pentru cea mai mare măsură datorită faptului că are o structură internă, fiind o suspensie elemente formate în soluție - plasmă. Plasma - aproape de fluid newtonian. Deoarece 93% elemente formate cuprind celule roșii din sânge, atunci considerație simplificată a sângelui - o suspensie de eritrocite în soluție salină.

O proprietate caracteristică a eritrocitelor este faptul că la rate scăzute de forfecare în agregate eritrocitare de sânge sunt formate în formă Rouleaux. Aceste agregate se dezintegrează cu creșterea vitezei de forfecare, și, prin urmare, eficientă vâscozitatea scade. stresul Randament caracterizează puterea unei structuri continue pe toată agregarea masei de sânge. Nivelul de tensiune (în mod obișnuit aproximativ 0.005 N / m -2 depinde de hematocrit).

Termenii de agregate sunt diferite în vase mari și mici. Acest lucru se datorează în primul rând raportul dimensiunilor vasului, asamblare și eritrocitar der dimensiuni caracteristice = 8 microni DAGR „10der:

1. Vasele mari (aortă, artere):

Diametrul vas mai mare decât diametrul unității semnificativ și diametrul unui eritrocit. La acest gradient de viteză de forfecare este mică, celulele roșii din sânge sunt colectate în agregate în forma Rouleaux. În acest caz, vâscozitatea sângelui h = 0.005 Pa • s.

2. Vase mici (artere mici, arteriole):

diametru vas mai mic decât diametrul unității și mai mult în diametru eritrocitare 5-20

Ei au gradient de viteză de forfecare este semnificativ crescută și agregate se dezintegrează în celule roșii sanguine distincte, reducând astfel vâscozitatea sistemului. Pentru aceste vase este mai mică decât diametrul lumenului, inferior vâscozitatea sângelui. La navele cu un diametru d de aproximativ 5 vâscozității sângelui erg este de aproximativ 2/3 din vâscozității sângelui în vase mari.

diametru vas mai mic decât diametrul eritrocitului

In eritrocite vas in vivo sunt ușor deformate, devenind similar cu cupola, și testate, fără a fi distrusă, chiar prin capilarele cu un diametru de 3 microni. Ca urmare, suprafața de contact a eritrocitelor cu peretele capilar este crescută în comparație cu nedeformate celulele roșii din sânge, promovând metabolismul.

Presupunând că în cazurile 1 și 2, eritrocitele nu sunt deformate, cu formula (9.2) pot fi aplicate la descrierea calitativă a modificărilor sistemului viscozității, care pot lua în considerare diferența dintre factorul geometric pentru sistemul de unități (K) și pentru fiecare celulele roșii din sânge ale sistemului (K): KF K. responsabil pentru diferența vâscozității sângelui în mari și mici vase de sange.

Pentru a descrie procesul în formula microvascular (9.2) nu este aplicabilă, deoarece în acest caz nu sunt îndeplinite ipoteze privind omogenitatea duritatea medie și a particulelor.

Astfel, structura internă a sângelui, și, prin urmare, vâscozitatea acestuia (9.2) este neuniformă de-a lungul canalului de sânge în funcție de condițiile de curgere. Sângele este un fluid non-newtonian. Dependența forțelor de viscozitate asupra gradientul vitezei pentru curgerea sângelui prin vasele nu se supune formulei lui Newton (9.1) și este neliniar.

Caracteristica de viscozitate a fluxului sanguin în vasele mari: OK h = (4,2 - 6) • T) =; anemie h = (2 - 3 a) Hb, policitemia la h = (15-20) Hb. plasma viscozitate hpl == 1hv. Vascozitatea HB apă. = 0,01 poise (1 poise = 0,1 Pa • s).

Ca orice, viscozitatea crește de sânge lichid cu scăderea temperaturii. De exemplu, temperatura este redusă de la 37 ° la 17 ° vâscozității sângelui a crescut cu 10%.