10. Ламинарное и турбулентное течения. Число Рейнольдса. Ламинарное течение вязкой жидкости в цилиндрических трубах. Формула Пуазейля. Гидравлическое сопротивление.

Ламинарное течение- течение, при котором жидкость или газ перемещается слоями без перемешивания и пульсаций (то есть беспорядочных быстрых изменений скорости и давления). Турбулентное течение- течение, возникающее при увеличении скорости течения вязкой жидкости, вследствие неоднородности давления по поперечному сечению трубы создаёт завихрения. При этом течении скорость частиц в каждом месте беспрерывно и хаотически изменяется, движение является нестационарным.

Характер течения жидкости по трубе зависит от свойств жидкости, скорости её течения, размеров и определяется числом Рейнольдса:

Re=p_ЖʋD\η, где р- плотность жидкости, D- диаметр трубы. Если число Re больше некоторого критического, то движение жидкости турбулентное.

В трубе частицы текущей жидкости равноудалены от оси, имеют одинаковую скорость. Наибольшей скоростью обладают частицы, движущиеся вдоль оси трубы, самый близкий к трубе слой жидкости неподвижен.

Формула Пуазейля: Q=(πR⁴\8η)*(p₁-p₂)\L, где Q- объемная скорость жидкости. Через трубку протекает тем больше жидкости, чем меньше ее вязкость и больше радиус трубы.

Гидравлическое сопротивление: X=8ηL\πR⁴. Гидравлическое сопротивление тем больше, чем больше вязкость, длина трубы и меньше площадь поперечного сечения.

11. Капиллярные явления, их значения в биологии и медицине. Газовая эмболия.

Явление поднятия или опускания уровня жидкости в узких трубках в связи с действием дополнительного давления называется капиллярностью. Капиллярные явления имеют большое значение для жизни растений, т. к. способствуют поднятию воды и питательных растворов из почвы вдоль ствола растения.

Пузырек газа, попавший в смачивающую жидкость, протекающую по узкой трубке, ограничен с обеих сторон менисками, под которыми образуется добавочное давление. Если жидкость неподвижна, мениски имеют одинаковые радиусы и добавочные давления под ними взаимно уравновешиваются. Если на жидкость действует внешнее давленир, то мениски деформируются и радиус их изменятся. Добавочные давления под менисками уже не будут уравновешиваться и создадут разность давлений Δрм= Δр2-Δр1, противодействующую давлению р и затрудняющую движение жидкости. Если пузырьков много, то может произойти закупорка трубки.

Такие явления могут происходить и в кровеносной системе человека. Мелкие пузырьки воздуха могут закупоривать мелкие сосуды и нарушать кровообращение органа. Это явление называется эмболией. Так воздушная эмболия может возникать при ранении крупных вен. Газовые пузырьки в крови могут появиться у водолазов при быстром подъеме с большой глубины на поверхность, у летчиков и космонавтов при разгерметизировании кабины или скафандра на большой высоте (газовая эмболия). Это обусловлено переходом газов крови из растворенного состояния в свободное — газообразное в результате понижения окружающего атмосферного давления.