Viskozita a jej meranie - uniba.skPrúdenie reálnej kvapaliny V > V 1 > V 2 > ... >Vmin=0 m.s-1 v 2...
Transcript of Viskozita a jej meranie - uniba.skPrúdenie reálnej kvapaliny V > V 1 > V 2 > ... >Vmin=0 m.s-1 v 2...
![Page 1: Viskozita a jej meranie - uniba.skPrúdenie reálnej kvapaliny V > V 1 > V 2 > ... >Vmin=0 m.s-1 v 2 v v 1 Vmin=0 m.s-1 V=max dx dv W K Šmykové (tangenciálové) napätie pri zmene](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040816/5e603b72d455c4220b6bb786/html5/thumbnails/1.jpg)
Mechanické vlastnosti
kvapalín
Viskozita a jej meranie
Spracovala: Z. Balázsiová
Lekárska fakulta Univerzity Komenského v Bratislave
Ústav lekárskej fyziky, biofyziky, informatiky a telemedicíny
rok: 2016
![Page 2: Viskozita a jej meranie - uniba.skPrúdenie reálnej kvapaliny V > V 1 > V 2 > ... >Vmin=0 m.s-1 v 2 v v 1 Vmin=0 m.s-1 V=max dx dv W K Šmykové (tangenciálové) napätie pri zmene](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040816/5e603b72d455c4220b6bb786/html5/thumbnails/2.jpg)
Prečo práve viskozita?
• Viskozita slín, potu, žlče, synoviálnej tekutiny...
• Priamy ukazovateľ schopnosti krvi pretekať
cievou
• Zvýšená viskozita krvi je jedným z parametrov,
kt. je spojený s ostatnými rizikovými faktormi
kardiovaskulárnych ochorení (vysoký TK,
cholesterol, diabetes, fajčenie...)*
• Viskozita krvi je ovplyvniteľná aj životným štýlom
(málo pohybu, dehydratácia...)
http://bloodflowonline.com/content/blood-viscosity
*Doporučené video: Whole Blood Viscosity: Links to Cardiovascular Disease http://youtu.be/sWfCKdjxLc0
![Page 3: Viskozita a jej meranie - uniba.skPrúdenie reálnej kvapaliny V > V 1 > V 2 > ... >Vmin=0 m.s-1 v 2 v v 1 Vmin=0 m.s-1 V=max dx dv W K Šmykové (tangenciálové) napätie pri zmene](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040816/5e603b72d455c4220b6bb786/html5/thumbnails/3.jpg)
Vlastnosti reálnej kvapaliny
• Molekulová štruktúra, tekutosť, voľná
hladina kvapaliny je kolmá na tiažovú silu
• Vnútorné trenie
• Malá stlačiteľnosť
• Tlakové sily vo vnútri kvapaliny pôsobia
kolmo na ľubovoľnú plochu
![Page 4: Viskozita a jej meranie - uniba.skPrúdenie reálnej kvapaliny V > V 1 > V 2 > ... >Vmin=0 m.s-1 v 2 v v 1 Vmin=0 m.s-1 V=max dx dv W K Šmykové (tangenciálové) napätie pri zmene](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040816/5e603b72d455c4220b6bb786/html5/thumbnails/4.jpg)
Prúdenie reálnej kvapaliny
V > V1 > V2 > ... >Vmin=0 m.s-1
v2
vv1
Vmin=0 m.s-1
V=max
dx
dv Šmykové (tangenciálové) napätie
pri zmene rýchlosti prúdenia kvapaliny je η konšt Newtonovské kvapaliny
Nenewtonovské kvapaliny
Dynamická viskozita –
dv
dx
dx
dv gradient rýchlosti
prúdenia kvapaliny
v3v2
v
pri zmene rýchlosti prúdenia kvapaliny sa η mení
![Page 5: Viskozita a jej meranie - uniba.skPrúdenie reálnej kvapaliny V > V 1 > V 2 > ... >Vmin=0 m.s-1 v 2 v v 1 Vmin=0 m.s-1 V=max dx dv W K Šmykové (tangenciálové) napätie pri zmene](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040816/5e603b72d455c4220b6bb786/html5/thumbnails/5.jpg)
Viskozita krvi
Počas systoly je krv menej viskózna a prúdi rýchlejšie. Počas diastoly krv prúdi
pomalšie a má väčšiu viskozitu. Parametre, ktoré sú spojené s kardiovaskulárnymi
chorobami ovplyvňujú viskozitu krvi v rôznych bodoch tejto krivky. Počas diastoly pri
pomalom prúdení vplývajú na viskozitu krvi imunoglobulíny, agregáty erytrocytov a
trombocytov, bielkoviny plazmy, cholesterol, triglyceridy. Počas systoly vplýva na
viskozitu krvi hematokryt, deformovateľnosť erytrocytov, viskozita plazmy.
http://meridianvalleylab.com/wp-content/uploads/2012/03/Picture8.png
Vis
ko
zita
Rýchlosť prúdenia
![Page 6: Viskozita a jej meranie - uniba.skPrúdenie reálnej kvapaliny V > V 1 > V 2 > ... >Vmin=0 m.s-1 v 2 v v 1 Vmin=0 m.s-1 V=max dx dv W K Šmykové (tangenciálové) napätie pri zmene](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040816/5e603b72d455c4220b6bb786/html5/thumbnails/6.jpg)
Telesné kvapaliny (príklady)Názov Relatívna viskozita Typ kvapaliny
krv 4,0 - 5,3 Nenewtonovské
kvapalinysynoviálna tekutina* veľmi vysoká
krvná plazma 1,5 – 2,0
Newtonovské kvapalinysliny 1,63 - 2,38
moč 1
destilovaná voda 1 Newtonovská kvapalina
Relatívna viskozita –
bezrozmerné číslo, viskozitu
kvapaliny porovnáva s
viskozitou vody
*Viskozita synoviálnej tekutinyhttps://netterimages.com/images/vpv/000/000/008/8298-0550x0475.jpg
![Page 7: Viskozita a jej meranie - uniba.skPrúdenie reálnej kvapaliny V > V 1 > V 2 > ... >Vmin=0 m.s-1 v 2 v v 1 Vmin=0 m.s-1 V=max dx dv W K Šmykové (tangenciálové) napätie pri zmene](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040816/5e603b72d455c4220b6bb786/html5/thumbnails/7.jpg)
Metódy merania viskozity
• Rotačné viskozimetre
– viskozita sa určuje na
základe odporu, ktorý
kvapaliny kladú
otáčavému pohybu
vhodne zvolených telies.
– meranie newtonovských
aj nenewtonovských
kvapalínObrazok prebraty z: AD Chemia S.r.p
http://www.pragolab.cz/files/download/Seminar_reologie_2015.pdf
![Page 8: Viskozita a jej meranie - uniba.skPrúdenie reálnej kvapaliny V > V 1 > V 2 > ... >Vmin=0 m.s-1 v 2 v v 1 Vmin=0 m.s-1 V=max dx dv W K Šmykové (tangenciálové) napätie pri zmene](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040816/5e603b72d455c4220b6bb786/html5/thumbnails/8.jpg)
Metódy merania viskozity• Vibračné viskozimetre
– pri určovaní viskozity
využívajú tlmiace
schopnosti tekutiny ako
dôsledok jej viskozity
– Meranie newtonovských
aj nenewtonovských
kvapalín
Obrázok prebratý z: http://www.helago-cz.cz/product/sv-10-
vibracni-viskozimetr/ http://www.pragolab.cz/files/download/Seminar_reologie_2015.pdf
![Page 9: Viskozita a jej meranie - uniba.skPrúdenie reálnej kvapaliny V > V 1 > V 2 > ... >Vmin=0 m.s-1 v 2 v v 1 Vmin=0 m.s-1 V=max dx dv W K Šmykové (tangenciálové) napätie pri zmene](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040816/5e603b72d455c4220b6bb786/html5/thumbnails/9.jpg)
• Telieskové viskozimetre
– meranie sa zakladá na
meraní rýchlosti pohybu
istého známeho telieska
– meranie newtonovských
kvapalín
Metódy merania viskozity
Stokesov telieskový viskozimeter
• Stokesov zákon (sedimentácia krvi)
F = 6 η π r v
F – odporová sila, η – dynamická viskozita prostredia, π = 3,14, r –
polomer padajúceho telieska, v – rýchlosť častice
Obrázok prebratý z:
http://www.google.sk/imgres?imgurl=http://people.tuke.sk/zuz
ana.gibova/pohyboverovnice/obr2.6.3.gif&imgrefurl
http://www.pragolab.cz/files/download/Seminar_reologie_2015.pdf
![Page 10: Viskozita a jej meranie - uniba.skPrúdenie reálnej kvapaliny V > V 1 > V 2 > ... >Vmin=0 m.s-1 v 2 v v 1 Vmin=0 m.s-1 V=max dx dv W K Šmykové (tangenciálové) napätie pri zmene](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040816/5e603b72d455c4220b6bb786/html5/thumbnails/10.jpg)
Metódy merania viskozity
• Kapilárne viskozimetre –
založené na meraní času t,
za ktorý pretečie kapilárou
pri konštantnom tlaku
a teplote istý objem
kvapaliny V.
– meranie newtonovských
kvapalín
Ubbelohdeho viskozimeter
Prevzaté z: www.srovnanicen.cz/q/Ubbelohdeho/http://www.pragolab.cz/files/download/Seminar_reologie_2015.pdf
![Page 11: Viskozita a jej meranie - uniba.skPrúdenie reálnej kvapaliny V > V 1 > V 2 > ... >Vmin=0 m.s-1 v 2 v v 1 Vmin=0 m.s-1 V=max dx dv W K Šmykové (tangenciálové) napätie pri zmene](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040816/5e603b72d455c4220b6bb786/html5/thumbnails/11.jpg)
Kapilárne viskozimetre
• Hagen-Poiseuilleov vzťah – udáva objem
V, ktorý za čas t pretečie kapilárou. Používa
sa aj pri opise toku krvi v cievach.
tl
prV
8
4
r - polomer kapiláry, Δ p – rozdiel tlakov medzi dvomi koncami kapiláry,
l – dĺžka kapiláry, t – čas, za ktorý pretečie kvapalina kapilárou, η -
dynamická viskozita, g – gravitačné zrýchlenie, Δ h – rozdiel medzi výškami
hladiny v hornom rezervoári viskozimetra, ρ – hustota kvapaliny
tl
gh
V
r
8
4
![Page 12: Viskozita a jej meranie - uniba.skPrúdenie reálnej kvapaliny V > V 1 > V 2 > ... >Vmin=0 m.s-1 v 2 v v 1 Vmin=0 m.s-1 V=max dx dv W K Šmykové (tangenciálové) napätie pri zmene](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040816/5e603b72d455c4220b6bb786/html5/thumbnails/12.jpg)
Určenie viskozity
r - polomer kapiláry, l – dĺžka kapiláry, t – čas, za ktorý pretečie kvapalina kapilárou,
η - dynamická viskozita, g – gravitačné zrýchlenie, Δ h – rozdiel medzi výškami
hladiny kvapaliny v hornom rezervoári, ρ – hustota meranej kvapaliny
Konštanta viskozimetra daná výrobcom
(opíšete K =...mm2 s-2)
Dynamická viskozita meranej kvapaliny (zistíte výpočtom)
ρ hustota meranej kvapaliny (opíšete ρ = ...kg m-3 )
t čas potrebný pre vyprázdnenie horného rezervoára (odmeriate)
![Page 13: Viskozita a jej meranie - uniba.skPrúdenie reálnej kvapaliny V > V 1 > V 2 > ... >Vmin=0 m.s-1 v 2 v v 1 Vmin=0 m.s-1 V=max dx dv W K Šmykové (tangenciálové) napätie pri zmene](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040816/5e603b72d455c4220b6bb786/html5/thumbnails/13.jpg)
1. Dynamická viskozita
η [ Pa s]Iné jednotky: 1P(Poise) = 0,1 Pa.s
Viskozita tekutín
tK
2. Kinematická viskozita
ν [ m2 s-1]Iné jednotky 1St(Stokes) = 0,0001 m2.s-1
ν = K t
3. Relatívna viskozita – bezrozmerné číslo, viskozitu
kvapaliny porovnáva s viskozitou vody
![Page 14: Viskozita a jej meranie - uniba.skPrúdenie reálnej kvapaliny V > V 1 > V 2 > ... >Vmin=0 m.s-1 v 2 v v 1 Vmin=0 m.s-1 V=max dx dv W K Šmykové (tangenciálové) napätie pri zmene](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040816/5e603b72d455c4220b6bb786/html5/thumbnails/14.jpg)
Ubbelohdeho viskozimeter
Kapilára
Značky pre
naplnenie
Značky pre meranie
Podmienky pre meranie:
V = konšt.
t = konšt.
Laminárne prúdenie v kapiláre
Obrázok prevzatý z:
http://www.ides.com/property_descriptions/templates/images/ISO307_viscometer.gif
![Page 15: Viskozita a jej meranie - uniba.skPrúdenie reálnej kvapaliny V > V 1 > V 2 > ... >Vmin=0 m.s-1 v 2 v v 1 Vmin=0 m.s-1 V=max dx dv W K Šmykové (tangenciálové) napätie pri zmene](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040816/5e603b72d455c4220b6bb786/html5/thumbnails/15.jpg)
Viskozita krvi
Brozmanová, M. Poruchy termoregulácie. https://portal.jfmed.uniba.sk/download.php?fid=559
Sangho, K. et al. A new method for blood viscosity measurement. Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics
Volume 94, Issue 1, 10 November 2000, Pages 47–56
Meridian Valley LabMeridian Valley Lab. The Relationship Between Blood Pressure and Blood Viscosity. http://meridianvalleylab.com/the-
relationship-between-blood-pressure-and-blood-viscosity#
• Viskozita krvi sa zvyšuje napríklad pri infekciách
•Meranie viskozity krvi – využíva sa Hagen-Poiseuilleov vzťah
Viskozita krvi
Hematokrit(pomer medzi objemom
erytrocytov a krvnej plazmy)
teplota tela Rýchlosť prietoku krvi
Viskozita krvi Krvný tlak
![Page 16: Viskozita a jej meranie - uniba.skPrúdenie reálnej kvapaliny V > V 1 > V 2 > ... >Vmin=0 m.s-1 v 2 v v 1 Vmin=0 m.s-1 V=max dx dv W K Šmykové (tangenciálové) napätie pri zmene](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040816/5e603b72d455c4220b6bb786/html5/thumbnails/16.jpg)
Vplyv viskozity krvi na krvný tlak
Meridian Valley LabMeridian Valley Lab. The Relationship Between Blood Pressure and Blood Viscosity.
http://meridianvalleylab.com/the-relationship-between-blood-pressure-and-blood-viscosity#
1. Konštantná cirkulácia objemu krvi,
konštantný srdcový výdaj
2. Vzostup
viskozity krvi
(je spôsobený
dehydratáciou,
infektom...)
3. Zvýšenie celkového periférneho odporu
ciev (následné zníženie prietoku krvi)
4.
Zvýšen
ie k
rvn
éh
o
tlaku
(zabezpečenie
konšta
ntn
ého
srd
cového v
ýdaja
)
![Page 17: Viskozita a jej meranie - uniba.skPrúdenie reálnej kvapaliny V > V 1 > V 2 > ... >Vmin=0 m.s-1 v 2 v v 1 Vmin=0 m.s-1 V=max dx dv W K Šmykové (tangenciálové) napätie pri zmene](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040816/5e603b72d455c4220b6bb786/html5/thumbnails/17.jpg)
Vplyv teploty na viskozitu krvi
Obrázok upravený. Prevzaté z:
https://www.hindawi.com/journals/bmri/2014/840379.fig.002.jpg
![Page 18: Viskozita a jej meranie - uniba.skPrúdenie reálnej kvapaliny V > V 1 > V 2 > ... >Vmin=0 m.s-1 v 2 v v 1 Vmin=0 m.s-1 V=max dx dv W K Šmykové (tangenciálové) napätie pri zmene](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040816/5e603b72d455c4220b6bb786/html5/thumbnails/18.jpg)
. Prevzaté z: Baldeo, a kol. Colorimetric determination of haemoglobin.
http://image.slidesharecdn.com/hemoglobinandhematocritdetermination-130626105718-phpapp02/95/hemoglobin-and-
hematocrit-determination-1-638.jpg?cb=1372244301
Hematokryt a viskozita krvi
![Page 19: Viskozita a jej meranie - uniba.skPrúdenie reálnej kvapaliny V > V 1 > V 2 > ... >Vmin=0 m.s-1 v 2 v v 1 Vmin=0 m.s-1 V=max dx dv W K Šmykové (tangenciálové) napätie pri zmene](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040816/5e603b72d455c4220b6bb786/html5/thumbnails/19.jpg)
Viskozita krvi závisí aj od pohlavia
Prevzaté z: Rosenson, R. S, McCormix, A., Uretz, E., F. Distribution of blood viscosity values and biochemical correlates in healthy adults.
Clinical Chemistry 42(8),1996, p.1189-1195. Dostupné na:
http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.528.2325&rep=rep1&type=pdf
Ženy majú nižšiu viskozitu krvi ako muži pri gradientoch rýchlosti prúdenia
100/s, 50/s, 1/s. Normalizovaná viskozita je viskozita krvi pri hematokrite
45%. Viskozita krvnej plazmy a krvného séra od pohlavia nezávsí.
![Page 20: Viskozita a jej meranie - uniba.skPrúdenie reálnej kvapaliny V > V 1 > V 2 > ... >Vmin=0 m.s-1 v 2 v v 1 Vmin=0 m.s-1 V=max dx dv W K Šmykové (tangenciálové) napätie pri zmene](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022040816/5e603b72d455c4220b6bb786/html5/thumbnails/20.jpg)
Odporučené video:
Ubbelohde Glass Capillary Kinematic Viscometer Demonstration
http://www.youtube.com/watch?v=pIoYM5F14xI