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

z

v

Когда распределение течения слоев жидкости происходят по вышенарисованной схеме, то течение жидкости является слоистым или ламинарным. Увеличение скорости течения вязкой жидкости вследствие неоднородности давления по поперечному сечению трубы создает завихрение и движение становиться вихревым или турбулентным. При турбулентном 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. Размером трубы и определяется числом Рейнольдса:

Где - плотность жидкости, D - диаметр трубы. Если число Рейнольдса больше некоторого критического ( > ), то движение жидкости турбулентное. Так как число Рейнольдса зависит от вязкости и плотности жидкости, то вводят их отношение называемое кинематической вязкостью.

из этого следует,

Единицей является м² /с, с системе СГС – стокс (Ст). 1Ст= 10^-4 м² /с.

По закону Пуазейля кол-во жидкости, вытекающей за 1 секунду из трубы радиуса R и длины при разности давлений на концах трубы P₁-P₂ равно:

Гидравлическое сопротивление тем больше, чем больше вязкость , длина трубы и меньше площадь поперечного сечения

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

Явление поднятия или опускания уровня жидкости в узких трубках в связи с действием дополнительного давления называется капиллярностью. Капиллярными свойствами обладает всякое пористое тело (фильтровальная бумага, сухой мел, разрыхленная почва). Пористые тела легко пропитываются смачивающими жидкостями и удерживают их. Для несмачивающих жидкостей, эти тела являются непроницаемыми.

Капиллярные явления имеют большое значение для жизни растений, т.к способствуют поднятию воды и питательных растворов из почвы вдоль ствола растений.

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 добавочные движения под ними уравновешиваются. Если на жидкость действует внешнее давление р, то мениски деформируются и радиусы их изменятся. Добавочные давления под менисками уже не будут уравновешиваться и создадут разность давлений ,противодействующею давлению р и затрудняющую движение жидкости. Если пузырьков много то может произойти полная закупорка трубки.

,

,

Такие явления могут происходить в кровеносной системе человека. Попавшие в кровь пузырьки воздуха могут закупорить мелкий сосуд и нарушить кровоснабжение какого-либо органа. Это явление называется газовой эмболией, приводящее к серьезным функциональным расстройствам или даже к летальному исходу. Пузырьки воздуха не должны попадать в вены при внутривенных вливаниях.

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. Это обусловлено переходом газов крови из растворенного состояния в свободное – газообразное в результате понижения окружающего атмосферного давления.