1.Коэффициент центрифугирования. 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, скорость движения тела зависит от размера этого тела. Т.к. невозможно указать общую формулу для силы сопротивления, то ограничимся рассмотрением частного случая. Наиболее простой формой тела яв-ся сфера. Для сферического тела (шарик) зависимость силы сопротивления при его движении в сосуде с жидкостью от перечисленных выше факторов выражается законом Стокса: Fтр=6 Тµ r V, где V скорость шарика, r радиус шарика.
При падении шарика в вязкой среде на него действуют три силы: сила тяжести, выталкивающая, сила сопротивления (Стокса). При попадании в вязкую жидкость его скорость уменьшается. Т.к. сила сопротивления прямо пропорциональна скорости, то она будет уменьшаться до тех пор пока движение не станет равномерным.
Закон Стокса можно применить для вычисления скорости оседания частиц в жидкости. V=2(ρ-ρж) r2g/gη, где η - вязкость крови, ρ плотность эритроцитов, ρж -плотность крови, r - радиус эритроцита.
В мед-не это можно применить для вычисления скорости оседания (агглютинации) эритроцитов (СОЭ). В 1 час у здорового человека составляет 4-8мм. у мужчин и 7-10мм. у женщин.
Центрифугирование процесс разделения неоднородных систем, например частиц от жидкостей, в которых они находятся, обусловленный их вращением. Если плотность частиц, находящихся в жидкости, практически не отличается от плотности самой жидкости , то осаждение этих частиц происходит медленно. В центрифуге такое разделение производят принудительно, вращая разделяемую среду.
Пуст рабочий объём центрифуги полностью занят какой-либо однородной жидкостью. При равномерном вращении центрифуги на объём жидкости кроме силы тяжести и выталкивающей, которые уравновешивают друг друга, действует центростремительная сила. Она направлена к оси вращения и равна: F=ρVm2r, где m – масса частицы, ρ – плотность. Если центростремительная сила будет меньше силы, действующей со стороны жидкости, на частицу, то она будет перемещаться к оси вращения центрифуги. А если всё будет наоборот, то сила, воздействующая на частицу со стороны жидкости будет недостаточно, чтобы удержать её на круговой траектории, и частица по инерции начнет перемещаться к периферии.
Коэффициент центрифугирования – отношение результирующей силы, действующей на частицу во вращающейся жидкости, к результирующей силы в поле тяжести с ускорением g: η=ω2r/g, где ω – угловая скорость.
6.Ламинарное и турбулентное течения. Течение, при котором жидкость перемещается слоями без перемешивания называется ламинарным. Ламинарное течение возможно только при определенном числе Рейнольдса = 2000. Увеличение скорости течения вязкости жидкости вследствие неоднородности давления по поперечному сечению трубы создаёт завихрение и движение становится вихревым, или турбулентным, начиная с чисел Рейнольдса = 2500. Характер течения жидкости по трубе зависит от свойств жидкости, скорости течения, размеров трубы и определяется числом Рейнольдса.
Числом Рейнольдса Rе называется произведение скорости v на характерный размер 2R, деленное на кинематическую вязкость жидкости или газа υ : Rе = 2Rv/υ=2Rvρж/µ
Физическим смыслом числа Rе = ρv0d/µ называется безразмерное отношение сил инерции ρv02 к силам вязкости µv0/d. Число Рейнольдса, соответствующее переходу ламинарного течения в турбулентное называется критическим.
Уравнение Бернулли: Pстат+ρV2/2+ρgh=const, где Pстат – статическое, ρV2/2 – динамическое, ρgh – гидростатическое, ρ – плотность жидкости, V – её скорость. ρ1+0.5ρV12+ρgH1= ρ2+0.5ρV22+ρgH2
2.Физическая природа текучести, вязкости, как "трения" на границе между слоями жидкости, состоит в перескакивании молекул через эту границу в процессе теплового движения. Молекулы, перескочившие из более медленного слоя в более быстрый, вследствие своей инерции замедляют последний, а молекулы, перескочившие из “быстрого" слоя, ускоряют "медленный".
Уравнение Ньютона для вязкости: Fтр = ηSdV/dh,
где Fтр - величина силы вязкого трения, a S - площадь взаимодействующих слоев при течении жидкости. Отметим, что по направлению сила вязкого трения противоположна градиенту скорости.
Часто уравнение Ньютона записывается в другом виде:
Т = ηГ, где Г = dV / dh - градиент скорости перпендикулярно течению, а Т = Fтр / S -называется механическим напряжением. Величина Т не является давлением, поскольку сила вязкого трения направлена вдоль поверхности взаимодействия слоев жидкости.
Различия: Ньютоновские жидкости – вязкость остается постоянной при любых значениях градиента скорости, а значит, и при любой скорости течения. Неньютоновские жидкости – вязкость уменьшается с увеличением градиента скорости течения жидкости, а так как скорость жидкости растет с увеличением градиента, то и вязкость уменьшается с увеличением скорости жидкости.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
