Динамічна в'язкість крові

Кров, що представляє собою концентровану суспензію анізомерних, еластичних частинок (еритроцитів), має властивості неньютонівської рідини. У цьому відношенні вона близька до суспензій небіологічної природи і багато закономірностей, отримані для останніх, цілком застосовні до крові і використовуються для характеристики її поведінки.

Неньютонівської поведінку крові особливо чітко виявляється при малих швидкостях течії - в ємнісних судинах і в судинах малого діаметру.

Вивчення закономірностей поведінки неньютоновскіх і в'язко-еластичних речовин, як уже зазначалося, становить предмет реологии, що виділилася в самостійну галузь знань і є по своїй суті спеціальним розділом гідромеханіки.

Основи реології були закладені роботами Пуазейля, Рейнольдса, Quett, Ф. Н. Шведова та ін.

Ф. Н. Шведов (цит. За М. П. Воларовіч, 1954), вивчаючи поведінку розчинів желатини і один з перших використовуючи сконструйований ним же ротаційний віскозиметр, показав непропорційність змін швидкості течії розчинів змінам в'язкості. Ним же було виведено рівняння течії в'язко-еластичного речовини.

Як відомо, в'язкість - це властивість рідин або газів чинити опір переміщенню одного шару відносно другого, определяющееся внутрішнім тертям. Якщо помістити дві пластини одна на іншу, а між ними розташувати шар якої-небудь речовини (рідини), можна наочно ілюструвати величини, що характеризують в'язкість (рис. 41).

Рис. 41. Взаємовідносини різних показників, що визначають величину в'язкості (при ламінарному плині).

Пояснення в тексті.

Якщо товщину шару речовини позначити через А у (см), а відстань, на яку відбулося зміщення однієї пластини щодо іншої, яке визначається силою F, через Ах, то зміщення повинно скласти:

         (6.1)

Позначивши швидкість зсуву X (см / с), отримаємо швидкість зсуву (U) (Shear rate):

         (6.2)

У цих умовах відношення сили (F) на одиницю зміщення поверхні (А) позначається як напруга зсуву (т):

         (6.3)

Коефіцієнт в'язкості (т]) в цих умовах визначається таким співвідношенням:

         (6.4)

У ньютонівських рідин, однорідних за своєю структурою, величина в'язкості (rj) не залежить від умов течії - напруження зсуву (т) або швидкості зсуву (U). У так званих неньютоновскіх рідин, до яких можуть бути віднесені різного роду суспензії, в тому числі і кров, величина в'язкості залежить від зазначених параметрів (т і U).

Рис. 42 наочно ілюструє залежність в'язкості від напруги (швидкості) зсуву для різного роду рідин. Так, для ньютонівських рідин не відзначено такої залежності, а для неньютоновскіх рідин характерні дві різні зони поведінки: одна з них (1), де рідина характеризується неньютонівської поведінкою - змінної в'язкістю (область малих напруг або швидкостей зсуву) - інша (2), в якої в'язкість залишається постійною (область великих швидкостей зсуву).

Рис. 42. Взаємовідносини між величинами в'язкості і напруги (швидкості) зсуву для ньютонівської (а) і неньютонівської (б) рідин.

Решта пояснення в тексті.

Крива, що характеризує в'язкість неньютоновскіх рідин в системі декартових координат, є за своєю формою асимптотой, тому в'язкість цих рідин в області їх ньютоновского поведінки називають іноді асимптотической.

З малюнка також видно, що протягом неньютонівської рідини виникає лише тоді, коли зсувне зусилля досягає деякої величини (то), що позначається граничним напруженням зсуву (yield stress).

До досягнення цієї величини в рідині виникає пружна деформація, проте течії не спостерігається, іншими словами неньютонівська рідина має певну межу текучості.

Дослідження в'язкості неньютоновскіх рідин являє собою складну задачу, оскільки використовувані для вимірювання в'язкості рідин з ньютоновским поведінкою різного роду капілярні віскозиметри просто не придатні для цих цілей без певних пристосувань.