Определение в'язкості рідини методами медичного вискозиметра і Стокса

Тема: «ВИЗНАЧЕННЯ В’ЯЗКОСТІ РІДИНИ МЕТОДАМИ МЕДИЦИНСКОГО.

ВИСКОЗИМЕТРА І СТОКСА «.

I. Актуальність теми: В’язкість крові людини у нормі 0,4−0,5, при патології коштує від 0,17 до 2,29, що відбилося у реакції осідання эритроцитов (РОЭ). Венозна кров має більшою в’язкістю, ніж артеріальна. При важкої фізичної роботі збільшується в’язкість крові. Деякі інфекційних захворювань збільшують в’язкість, інші, наприклад, черевної тиф і туберкульоз — зменшують. Визначення в’язкості крові у взаємозв'язку з інших аналізів крові має велике значення з оцінки стану хворого й щоб поставити правильного діагнозу за низкою болезней.

II.Цель заняття: Вміти виробляти виміру в’язкості крові вискозиметром ВК-4 і методом Стокса. Студент повинен знати природу в’язкості рідин, сенс коефіцієнта в’язкості, фізичну основу вимірів коефіцієнта вязкости.

III.Ориентировочное час для самопідготовки — 90 минут.

IV.Место проведення самопідготовки: кабінет кафедри. Опитування й виконання роботи — 90 минут.

V.Оснащение: Вискозиметр ВК-4 з приладдям визначення коефіцієнта в’язкості крові, скляний циліндр з гліцерином, кулька, секундомір, микрометр.

VI.Исходные базисні знання і набутий умения:

1. Вивчити теорію по навчальної литературе.

2. Пропрацювати вопросы:

1) Що таке сила внутрішнього трения?

2) Рівняння Ньютона для течії в’язкому жидкости.

3) Залежність в’язкості рідини від температуры.

4) Що таке ньютоновская і неньютоновская жидкости?

5) Вивести формулу визначення в’язкості методом Стокса.

6) Яких умов їх необхідно виконувати виміру атмосферного явища в’язкості методом Стокса?

7) Записати формулу Пуазейля.

8) Опишіть будова та принципи роботи медичного вискозиметра.

9) Виведіть розрахункову формулу визначення в’язкості рідини з допомогою медичного вискозиметра.

VII. Завдання для самоперевірки і самоконтролю вихідних базисних знань і умінь: Завдання 2.114, 2.115, 2.117, 2.118, 2.119.

VIII. Після перевірки базисних знань переходите до вивчення наступних материалов.

Основна литература:

1. Н. М. Ливенцев «Курс фізики », 1978 г., ч.1, § 7.

2. А. Н. Ремизов «Медична і біологічна фізика », 1987 р., з. 169- 180.

3. М. А. Эссаулова та інших. «Керівництво до лабораторним роботам ». з. 94 — 98.

4. А. Н. Ремизов «Збірник завдань із медичної і біологічної фізиці «, 1987 р., з, 83−85.

Додаткова литература:

1.0.А.Владимиров, Д. М. Ращупкин та інших. «Біофізика » .

Медичний вискозиметр ВК.

1. Вивчити будова та принцип роботи приладу ВК-4. Вискозиметр ВК-4 є капиллярный вискозиметр, готовий до виміру коефіцієнта в’язкості і розрахований дуже багато жидкости.

Рис. 1.

Вискозиметр ВК-4 і двох градуированных капілярів a1b1 і a2b2 поєднаних з трубками 1 і 2 (рис. 1). У капіляр, а набирають дистильовану воду, яка служить еталонною рідиною. Кран 4 закривається, що дозволяє набрати досліджувану рідина на другий капіляр, не, змінюючи рівень набраної води. Обидва капіляра з'єднані тройниками з краном 4, від якої гумова трубка з наконечником 3.

Причиною, що з перебігу рідини чи газу через трубку потрібно деяка різницю тиску, є внутрішнє тертя. Залежність між обсягом рідини чи газу V, викликаного під час t через трубку довжиною l, й необхідною при цьому різницею тисків виражається формулою Пуазейля:

V = Qt.

Де Q — обсяг рідини, протікаючим через перетин трубки один с,.

V — обсяг рідини, протікаючим через перетин трубки за t с,.

R — радіус трубки,.

— - градієнт давления,.

? — коефіцієнт в’язкості рідини чи газа.

Принцип дії вискозиметра ВК-4 грунтується у тому, що швидкість просування різних рідин в капілярах з перерізом в різних температурах і тисках залежить від в’язкості цих жидкостей.

Якщо наконечнику 3 вискозиметра ВК-4 створити розрядження, то, при рівних температурах за рівні інтервали часу через капіляри рівного перерізу під впливом однаковою різниці тисків рідини із рівними обсягами, пройдуть шляху, назад пропорційні їх вязкости.

_.

Такий висновок отримують виходячи з формули Пуазейля.

Где V — обсяг досліджуваної рідини, протікаючим під час t.

— обсяг дистильованої води, протікаючим через те ж время.

Ліві частини рівні отже, рівні та праві. Після скорочення имеем:

Ставлення коефіцієнта в’язкості досліджуваної рідини до коефіцієнта в’язкості води називається відносним коефіцієнтом вязкости:

Якщо довжину стовпа досліджуваної рідини прийняти l=1, то відносний коефіцієнт в’язкості чисельно дорівнює довжині стовпа води в капілярі. Знаючи значення, можна визначити коефіцієнт в’язкості досліджуваної жидкости:

2. Визначити коефіцієнт в’язкості крові. І тому: а) покладіть вискозиметр до столу (горизонтально); б) в капіляри вискозиметра набирається до позначки «нуль» до одного — вода, а другой.

— замінник крові. Щоб набрати рідина в капіляр вискозиметра потрібно: відкрити кран (створити розрядження з допомогою груші чи ротом), обережно усмоктувати дистильовану воду. І тому набираемая рідина до капіляру підноситься в вигнутій скляній трубці; в) потім за допомогою інший вигнутій трубки в капіляр 2 набрати досліджувану рідина до «нуля »; р) відкрити кран.

4 і енергійно, але обережно створити розрядження в обох капілярах, коли досліджувана рідина сягне мітки «один », припинити втягування. Натомість водночас вода пройде більший шлях. Подивитися аж як мітки дійшла вода та не записати відносний коефіцієнт в’язкості, що дорівнює: Позаяк у досвіді беремо l=1, відносна в’язкість досліджуваної рідини чисельно дорівнює шляху, пройденого водой.

Результати вимірів занести в таблицу:

|№ | | | | | | |п/п. | | | | | | | | | | | | | |1. | | | | | | | | | | | | | |2. | | | | | | | | | | | | | |3. | | | | | |.

Остаточний результат записати в виде:

4.Изучить метод Стокса.

При русі тіла в в’язкому середовищі виникає сопротивление.

Походження цього опору подвійно. При невеликих швидкостях, коли, використовуючи тілом немає вихорів, сила опору обумовлена в’язкістю рідини. Між верствами виникає сила тертя. Відповідно до Закону Стокса сила опору дорівнює: F = 6? r?v, де r — радіус шарика,.

V — його движения,.

? — коефіцієнт вязкости.

Другий механізм сил опору пов’язані з освітою вихорів. Частина роботи, чиненої під час руху тіла в рідини, йде освіту вихорів, енергія яких перетворюється на тепло. Метод Стокса дозволяє визначити ?. При русі в рідини на тіло діють три силы:

1. Вага кульки, де p — щільність шарика.

2.Выталкивающая сила ,.

где — щільність жидкости,.

— прискорення вільного падения.

3. Сила опору F =6?r?v.

Перша й друга сили (вага і выталкивающая) постійні за величиною, третя пропорційна швидкості. При русі кульки в рідини настає момент, коли всі три сили зрівнюються, і кулька починає рухатися рівномірно (!).

Умова рівномірного руху шарика:

Зробивши перетворення, обчислюємо? за такою формуле:

Швидкість роздвоєння кульки перебуває: де l — шлях рівномірного кульки, t — час движения.

Метод Стокса використовують у медицині: за реакцією осідання еритроцитів (РОЭ) в плазмі крові судять про в’язкості плазми: ніж в’язкість плазми більше, тим величина стовпа які осіли певну час еритроцитів менше. Для визначення коефіцієнта беруть високий циліндр з досліджуваної рідиною, на циліндрі є кільцева замітка вверху.

Ця замітка відповідає тій висоті, де сили які діють кулька врівноважують одне одного. З іншого боку з відривом l від верхньої мітки є така сама мітка внизу (для зручності відліку кінця падіння кульки). Кидаємо кулька в циліндр, відзначаємо по секундоміру час t проходження їм шляху l, звідки визначаємо швидкість падіння. Діаметр кульки визначаємо з допомогою микрометра.

5. Визначити коефіцієнт в’язкості гліцерину методом Стокса. І тому виміряти микрометром діаметр кульки і опустити їх у рідина, у своїй виміряти час падіння кульки між знаками на циліндрі секундоміром. Знаючи відстань між знаками та палестинці час проходження кулькою обчислити швидкість падіння шарика:

Результати вимірів занести в таблицю 2., обчислити коефіцієнт в’язкості жидкости.

(гліцерину) по формуле:

Таблиця 2. |№ |r |t |l |Ско- | | | | | | | | |п/п |(м) |(з) |(м) |рость | | | | | | | | | | | | |v (м/с) | | | | | | | | |1. | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |2. | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |3. | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |4. | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |5. | | | | | | | | | | | |.

Досвід повторити 5 раз.

6. Провести обробку результатів измерений.

7. Для самоконтролю засвоєння матеріалу вирішити таку завдання: визначити швидкість осідання еритроцитів в плазмі крові (в мм/сек) виходячи з того, що вони теж мають форму кульок діаметром 7мкм і склеюються між собой.

IX. Завдання по УИР по теме:

1. Написання рефератів на задану тему: а) Які патологічні порушення приводять до зміни в’язкості крові? б) Природа в’язкості ньютоновских рідин. в) Методи виміру в’язкості крови.

X. Тести контролю вихідного рівня освоєння темы.

X. Тест 1. Фізичний сенс коефіцієнта в’язкості рідини? а) сила тертя, віднесена до одиниці площі шару; б) межмолекулярное взаємодія; в) передача імпульсу руху сусідньому прошарку; р) деформація молекул; буд) градієнт скорости.

Тест 2. Метод Стокса — вимір в’язкості крові має недоліки? а) погана точність виміру; б) складність вимірювання, і розрахунку; у великих обсяг крові; р) залежність в’язкості від температури; буд) застосуємо для ньютоновских рідин (кров неньютоновская жидкость).

Тест 3. Формула Пуазейля для труби змінного перерізу. a).

b) V = Q t.

c).

d).

e).

Тест 4. Яких умов їх необхідно виконувати виміру атмосферного явища в’язкості методом Гесса? а) діаметри капілярів рівні, швидкості та палестинці час проходження рідин по капілярам рівні; б) довжини капілярів та палестинці час просування рідин із них рівні; в) градієнти тисків в капілярах рівні; р) рідини повинні прагнути бути ньютоновскими.

Тест 5. Які сили діють між молекулами?

а)магнитные; б) электромагнитные; в) электрические; г) Ван-дер-Ваальса; буд) а) сила тяжкості; б) Архимедова сила; в) сила Стокса;

Питання визначення ступеня засвоєння темы:

1. Яка природа сил взаємодії молекул.

2. Яке протягом рідини називають ламинарным, турбулентным?

3. Що таке гідравлічне сопротивление?

4. Як мовиться нормальної роботи і аномальною в’язкістю рідини? Яка природа неньютоновских жидкостей?

5. Яка зв’язок між рухливістю молекул, їх середнім часом осілого життя, тобто. часом релаксації і в’язкістю жидкости?

6. До яких рідинам належить кровь?

7. Як мовиться удільної в’язкістю раствора?

8. Як мовиться характеристичної в’язкістю раствора?

Защитить лабораторну роботу в оцінку. ———————————- [pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].