57. Внутреннее трение в жидкости. Уравнение Ньютона. Вязкость крови. Основные факторы, влияющие на вязкость крови в организме.

Вя́зкость (вну́треннее тре́ние) — одно из явлений переноса, свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. В результате работа, затрачиваемая на это перемещение, рассеивается в виде тепла.

Механизм внутреннего трения в жидкостях и газах заключается в том, что хаотически движущиеся молекулы переносят импульс из одного слоя в другой, что приводит к выравниванию скоростей — это описывается введением силы трения. Вязкость твёрдых тел обладает рядом специфических особенностей и рассматривается обычно отдельно.

Длина сосуда как фактор, влияющий на сопротивление, имеет значение для понимания того, что наибольшее сопротивление току крови оказывают артериолы, имеющие относительно большую длину при малом радиусе, а не капилляры: их радиус сопоставим с радиусом артериол, но капилляры короче. Из-за большого сопротивления току крови в артериолах, которое к тому же может значительно меняться при их сужении или расширении, артериолы называют «кранами» сосудистой системы. Длина сосудов меняется с возрастом (пока человек растёт), в скелетных мышцах длина артерий и артериол может меняться при сокращении и растяжении мышц.

Сопротивление току крови и вязкость зависят также от характера кровотока — турбулентного или ламинарного. В условиях физиологического покоя почти во всех отделах кровеносной системы наблюдается ламинарное, то есть слоистое течение крови, без завихрений и перемешивания слоёв. Вблизи стенки сосуда располагается слой плазмы, скорость движения которого ограничивается неподвижной поверхностью стенки сосуда, по оси с большой скоростью движется слойэритроцитов. Слои скользят относительно друг друга, что создаёт сопротивление (трение) для течения крови как гетерогенной жидкости. Между слоями возникаетнапряжение сдвига, тормозящее движение более быстрого слоя. Согласно уравнению Ньютона, вязкость движущейся жидкости ( ) прямо пропорциональна величине напряжения сдвига ( ) и обратно пропорциональна разнице скоростей движения слоёв ( ) : ν=τ/γ. Поэтому при снижении скорости движения крови вязкость увеличивается, в физиологических условиях это проявляется в сосудах с малым диаметром. Исключением являются капилляры, в которых эффективная вязкость крови достигает значений вязкости плазмы, то есть снижается в 2 раза благодаря особенностям движения эритроцитов. Они скользят, двигаясь друг за другом (по одному в цепочке) в «смазочном» слое плазмы и деформируясь в соответствии с диаметром капилляра.

Жидкость относится к категории ньютоновских, если ее коэффициент вязкости зависит только от температуры.

У неньютоновских жидкостей коэффициент вязкости зависит не только от температуры, но и от особенностей их течения: поперечные размеры потока, градиент скорости в нем, а иногда – и уровень давления в потоке.

Ньютоновские жидкости состоят из простых неорганических молекул или низкомолекулярных органических.

Неньютоновские жидкости – суспензии, эмульсии, жидкости с протяженными молекулами высокополимеров.

С учетом сказанного в разделе 1, кровь – ярко выраженная неньютоновская жидкость. Следовательно, значения ее коэффициента вязкости зависят, помимо прочего, и от условий измерения этого коэффициента. Приборы для измерения вязкости называются вискозиметрами. Так вот, если вязкость крови измерять стандартным капиллярным вискозиметром, которыми оснащены медико-биологические лаборатории, то в норме вязкость крови составляет 5 мПас. Но при патологии коэффициент вязкости наблюдается в диапазоне 1,7 – 23 мПас, являясь существенным диагностическим показателем.

Сила взаимодействия слоев описывается законом Ньютона:

S