Глава 6. Вязкость жидкости
6.1 Вязкость жидкости. Закон ньютона. Ньютоновские и неньютоновские жидкости. Реологические свойства биологических жидкостей в норме и при патологиях
Вязкость жидкости - явление возникновения сил внутреннего трения между слоями жидкости, текущими с разными скоростями. (См. рис. 6.1)
Рис.
6.1. Схематическое представление
возникновения сил внутреннего трения:
> 
(объяснения в тексте)
На рисунке 6.1 схематически показано: верхний слой жидкости движется с большей скоростью , чем нижний и сдвигается относительно него:
Поэтому на нижний
слой действует сила внутреннего трения
увлекающая его, а на верхний слой такая
же по абсолютной величине, но противоположно
направленная ( по третьему закону
Ньютона) тормозящая сила 
.
Согласно тоже
закону Ньютона, но теперь уже для
вязкости, сила внутреннего трения 
,
действующая на единицу площади
соприкосновения слоёв S,
прямо пропорциональна градиенту скорости
течения жидкости, перпендикулярном
направлению течения
(6.1)
Градиент скорости
согласно рис. 6.1 может быть приблизительно
вычислен:
(6.2)
Он измеряется в:
Коэффициент
пропорциональности в 6.1 
- коэффициент вязкости, зависит от рода
жидкости, от температуры и давления.
Из 6.1 видно, что его единицы измерения:
На практике используется иногда и единица измерения коэффициента вязкости в СГС- пуаз
1 пуаз = П = 0,1 Па с
Вязкости Па с и П очень большие, поэтому используются мПа с = сП,
1мПа с = 10-3 Па с, а сП = 10-2П.
1мПа с = 1сП - это примерно вязкость воды при комнатной температуре.
Молекулярная причина вязкости - взаимодействие молекул слоёв, текущих с разными скоростями.
Жидкости, которые подчиняются закону Ньютона для вязкости, называются ньютоновскими. Для них:
и коэффициент пропорциональности не зависит от градиента скорости:
Если же сила внутреннего трения на единицу площади соприкосновения слоёв не прямо пропорциональна градиенту скорости течения, а зависимость более сложная, жидкость не подчиняется закону Ньютона, то такая жидкость называется неньютоновской.
В этом случае коэффициент пропорциональности в законе Ньютона перестаёт быть таковым, потому что он зависит от градиента скорости.
Это наблюдается для жидкостей сложного строения, структура которых меняется при изменении градиента скорости.
Примером ньютоновской жидкости может служить дистиллированная вода, её вязкость уменьшается с повышением температуры, увеличивается при повышении давления, но не зависит от градиента скорости. С некоторым приближением можно считать ньютоновской жидкостью и лимфу.
А вот кровь, цитоплазма, безусловно, неньютоновские жидкости. Так, коэффициент вязкости крови зависит не только от температуры и давления, но и от градиента скорости. При увеличении скорости течения крови и, соответственно, градиента скорости (см. 6.5) вязкость крови уменьшается. Но, к сожалению, кровь становится более вязкой при снижении скорости течения крови, что ещё больше затрудняет проталкивание крови по сосудам и может привести к дальнейшему снижению скорости течения, а это, в свою очередь, вызывает ещё большее увеличение коэффициента вязкости и так далее. И это может привести к грозным патологиям, в том числе, с трагическим исходом. Кровь - сложная суспензия форменных элементов, прежде всего, эритроцитов. А при замедлении течения крови по сосудам укрупняются агрегаты эритроцитов - так называемые, "монетные столбики", что и делает кровь более вязкой.
Реологические свойства биологических жидкостей - важная характеристика функционального состояния организма. ( Реология - наука о течении вязких жидкостей). Так, коэффициент вязкости крови в норме может меняться в пределах: от 4 до 6 мПа с изменяется при изменении параметров окружающей среды, с возрастом, при тяжёлой физической работе. При патологии коэффициент вязкости крови может уменьшаться до 2 мПа.с, например, при анемии и увеличиваться до 23 мПа.с, например при при полицитомии.
Одна из задач фармации - создание препаратов, нормализующих реологические свойства биологических жидкостей.