Ньютонівські і неньютонівські рідини. Кров

Для більшості рідин коефіцієнт в'язкості не залежить від градієнта швидкості. Такі рідини описують формулою Ньютона і називають ньютонівськими або нормальними.

Рідини, що складаються з великих і складних молекул, наприклад, розчини полімерів, які утворюють просторові структури, є неньютонівськими. Коефіцієнт в'язкості цих рідин залежить від градієнта швидкості. Такою рідиною є кров, яка за своїми властивостями нагадує суспензію деформованих частинок.

Кров - органічна система, яка відображає найменші зміни, ледь помітні зсуви, що відбуваються в організмі під час відхилення від норми, тобто є чутливим індикатором стану організму. Кров поза організмом має фізико-хімічні властивості відмінні від крові у судинах. Вона втрачає свою динаміку за рахунок запуску процесів згортання крові, на неї впливає температура, світло, стінки посудини. Тому кров у пробірці і кров у судинах організму суттєво відрізняються. З точки зору реологічних уявлень кров є в'язко пластичною рідиною.

Встановлено, що коефіцієнт в'язкості крові різко спадає при збільшенні швидкості зсуву.

При швидкостях зсуву менших від 100 с^-1 найбільше відповідає дослідним даним для крові рівняння Кесона:

, де σ_гр- межа текучості.

Для складних (неньютонівських) за структурою рідин течія починається лише після перевищення деякого порогового значення – межа текучості, σ_зс> σ_гр. Значення параметра Кесона для крові , а σ_гр=(0,001-0,005)Н/м². При високих напругах зсуву σ_зс>>σ_гр і рівняння Ксенона перетворюється в рівняння Ньютона, де η=k². Ця властивість крові зумовлена тим, що при малих швидкостях зсуву еритроцити структуруються в ній у вигляді «монетних стовпчиків». Під час зростання швидкості зсуву ці структури руйнуються, і тому в’язкість зменшується і наближається до певної межі.

Експериментально встановлено, що в'язкість (η) слабо залежить від молекулярної маси, а більше — від форми макромолекул. Наприклад, за значенням в'язкості можна визначити вид білкових молекул (глобулярні, фібрилярні), а також ступінь гідратації макромолекул. Відзначимо, що завдяки дископодібній формі і еластичності оболонок еритроцитів, їх в'язкість незначна. Це важливо для зменшення навантаження на серце, яке прокачує кров судинами. Збільшений жорсткості стінок еритроцитів при патологічних процесах зумовлює зростання в'язкості крові і погіршення кровообігу.

В'язкість крові людини в нормі — 4∙10^-3 — 5∙10^-3 (Па∙с), при патології коливається від 1,7∙10^-3 до 22,9∙10^-3 (Па∙с). Венозна кров має дещо більшу в'язкість, ніж артеріальна. У процесі фізичних навантажень в'язкість крові зростає. Збільшується вона і при деяких інфекційних захворюваннях, проте, наприклад, під час тифу і туберкульозу — знижується.

В'язкість цитоплазми зумовлена структурою біополімерів, що входять до її складу, а величина її коливається в межах від 2∙10^-3 до 50∙10^-3 (Па∙с) і залежить від періодів клітинного циклу, зокрема, в'язкість у різних частинах клітини є різною. Залежність в'язкості цитоплазми від температури складна. При зміні температури вище 40—50°С і нижче від 12—15°С в'язкість збільшується.