25) Линейная и объемная скорости движения жидкости. Соотношение между ними. Уравнение неразрывности струи. Его применение к кровеносной системе человека.
Скорость перемещения самих частиц жидкости (или плывущих вместе с жидкостью мелких тел – например, эритроцитов в крови) обозначают υ и называют линейной скоростью.
Объём V жидкости, протекающей через поперечное сечение данного потока (трубы, русла реки, кровеносного сосуда и т.п.) за единицу времени – это объёмная скорость ( Q ).
Между линейной скоростью υ и объёмной скоростью Q существует простая связь. Рассмотрим трубку с площадью поперечного сечения S. Выделим поперечный слой жидкости, который в момент времени t = 0 занимает положение 1. Через некоторое время t он переместится в положение 2, отстоящее на расстояние x = υ·t . При этом через трубку пройдёт объём жидкости V = S·x . Объёмная скорость жидкости Q при этом будет равна
26. Вязкость жидкости (внутреннее трение). Зависимость вязкости от температуры. Формула Ньютона, Ньютоновские и неньютоновские жидкости. Способы определения вязкости.
Вязкость жидкости (внутреннее трение)- свойство жидкости сопротивляться движению из-за возникновения сил трения между слоями движущейся жидкости.
С повышением температуры, вязкость жидкости сильно уменьшается по экспоненциальному закону
(Это связано со следующим: чем чаще молекулы меняют свои положения равновесия, тем более текуча и менее вязка жидкость)
Формула Френкеля-Андраде:
А-коэффициент, зависящий от дальности скачка молекулы, частоты ее колебаний, температуры.
е-экспонента.
η-вязкость жидкости. (1 Па*с = 10 Пуаз)
W-энергия активации. (кДж/моль) (энергия, которую необходимо сообщить молекуле, чтобы она перешла из одного положения равновесия в другое.)
k-коэффициент.
Т-температура. (в Кельвинах)
Формула Ньютона:
(знак „минус" показывает, что сила трения направлена навстречу движению)
η-вязкость жидкости. (1 Па*с = 10 Пуаз)
S-площадь соприкосновения слоев (м2 )
Ньютоновская жидкость- для этих жидкостей коэффициент вязкости при постоянной температуре есть постоянная величина, зависящая только от природы жидкости и не зависящая от её скорости (точнее, от градиента скорости). (строго подчиняются закону Ньютона.)
Неньютоновские жидкости — это жидкости, у которых при малых градиентах скорости (что чаще всего бывает, когда сама скорость движения жидкости мала) вязкость относительно велика, но с ростом градиента скорости вязкость уменьшается, приближаясь к некоторому, сравнительно малому постоянному значению.
Неньютоновские жидкости:
-К ним относятся растворы веществ, молекулы которых в растворе образуют достаточно сильные межмолекулярные связи.
Нр: глицерин, растворы белков.
- жидкости, содержащие мелкие взвешенные частички (пылинки, песчинки, микроорганизмы), коллоидные растворы.
Нр: кровь.
Поэтому, в частности, в капиллярах, где скорость течения крови мала, вязкость крови заметно больше, чем в крупных сосудах; это необходимо учитывать при расчётах движения крови в системе кровообращения.
Способы определения вязкости:
Метод Стокса (для жидкостей с большой вязкостью)
Он основан на измерении скорости падения шарика в исследуемой жидкости. Эта скорость обратно пропорциональна вязкости жидкости. Измерив скорость падения шарика и зная его радиус и некоторые константы, можно рассчитать вязкость жидкости.
Для жидкостей с малой вязкостью
Обычно определяют по скорости протекания жидкости через трубку очень малого диаметра (капилляр). Объёмная скорость жидкости в этом случае обратно пропорциональна вязкости. Обычно сравнивают объёмную скорость течения исследуемой жидкости с объёмной скоростью воды (или другой жидкости с хорошо известной вязкостью).
Нр, для измерения вязкости крови пользуются вискозиметром ВК-4 (вискозиметрами- прибор для измерения вязкости).
