СПОСОБЫ ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ

Жидкости, содержащиеся в организме подразделяют на внутриклеточные и вне клеточные. Все жидкости, входящие в состав тканей организма человека, обладают вязкостью, величина которой варьируется в определенных интервалах как в норме, так и в патологии.

Вязкость биологических систем определяется главным образом структурной ее частью. Так, например, вязкость содержимого клетки-цитоплазмы обусловлена структурой входящих в ее состав биополимеров и является аномальной. Вязкость цитоплазмы колеблется в пределах от 2 до 50 сП и зависит от периодов клеточного цикла. Кроме того, вязкость в разных частях клетки различна. Вязкость протоплазмы является важным физико-химическим показателем функционального состояния: при возбуждении и повреждении вязкость протоплазмы увеличивается, а при глубоком наркозе уменьшается.

Особую группу составляют методы измерения вязкости жидкостей в малых объемах среды. Они основываются на наблюдении броуновского движения и диффузии частиц. Методы измерения вязкости в биологии и медицине чаще всего относятся к методам измерения вязкости в малых объемах среды.

Широкий диапазон величин вязкости и условий их измерений обуславливает большое разнообразие методов и конструкций приборов для измерения вязкости. Наиболее употребительными являются следующие приборы для измерения вязкости:

1. Капиллярные вискозиметры, основанные на законе Пуазейля

2. Вискозиметры, основанные на законе Стокса.

3. Ротационные вискозиметры, основанные на законе Ньютона

4. Капиллярный вискозиметр Гесса, предназначенный для сравнения вязкости крови с вязкостью воды.

 

I. МЕТОД КАПИЛЛЯРНЫХ ТРУБОК (капиллярного вискозиметра) применяется для измерения h невязких жидкостей. Широко используется в медицине, в частности для измерения вязкости крови. Метод основан на формуле Пуазейля. Капиллярный вискозиметр состоит из градуированной бюретки и присоединенного к ней вертикально расположенного стеклянного капилляра. Бюретку наполняют исследуемой жидкостью, которая под действием силы тяжести медленно вытекает из нижнего конца капилляра. Однако с понижением уровня жидкости в бюретке и, соответственно с уменьшением разности давлений на концах капилляра DР = Р1 – Р2, скорость истечения жидкости постепенно уменьшается. Поэтому непосредственно использование формулы Пуазейля для определения вязкости жидкости не представляется возможным: необходим учет изменения разности давлений на концах капилляра в процессе понижения уровня жидкости в бюретке. Для того чтобы исключить градиент давления – переменной величины, изменяющейся от слоя к слою по мере истечения жидкости, используют метод сравнения, то есть сравнивают коэффициент вязкости исследуемой жидкости с коэффициентом вязкости эталонной (например, дистиллированной водой). Для этого через капилляр пропускают одинаковые объемы исследуемой и эталонной жидкостей.

Схема установки

 

Прибор для определения вязкости жидкостей состоит из:

1 – градуированная бюретка

2 – капилляр

3 – воронка

4 – сосуд для вытекающей жидкости

На практике измеряют время истечения жидкости между метками. Вывод расчетной формулы для определения hх :

Vo – объем эталонной жидкости

Vx – объем исследуемой жидкости

 

Vo = Vx

 

где

 

где hо – коэффициент вязкости дистиллированной воды

rо - плотность воды при температуре опыта

to – время истечения указанного объема воды

tx - время истечения исследуемой жидкости

rх – плотность исследуемой жидкости

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

 

1. До начала работы промывают дистиллированной водой стеклянную аппаратуру: бюретку, капилляр, воронку.

 

2. Наполняют бюретку дистиллированной водой на несколько сантиметров выше уровня h1, после чего с помощью секундомера определяют время истечения to объема V воды (например, 20 см3) от начального h1 до конечного уровня h2. Измерения выполняют три раза и из найденных значений находят их среднее арифметическое.

 

3. Подобные измерения выполняют с растворами постепенно возрастающих концентраций С1, С2, С3, предварительно перед каждым измерением промывая бюретку исследуемой жидкостью.

 

4. По окончании измерений промывают аппаратуру дистиллированной водой.

 

5. По рабочей формуле вычисляют величину коэффициента вязкости исследуемых растворов, относительную и абсолютную погрешности для какого-либо одного измерения.

 

6. Результаты измерений представляют в виде графика зависимости коэффициента вязкости h для водных растворов глицерина от их концентрации

h = f(C).

 

 

Таблица результатов измерений времени истечения дистиллированной воды

 

 

№ п/п При
Размерность c c c c г/см3 сП
1.        
2.    
3.    

 

 

Плотность водных растворов глицерина

*Справочные данные

Концентрация с % 10% 20% 30% 40%
Плотность ρ г/см 1,02 1,04 1,06 1,08

Таблица результатов измерений η для растворов глицерина различных

концентраций

 

Раствор №1

 

№ п/п ε
Размерность с с с с г/см3 сП сП % сП
1.                  
2.    
3.    

 

 

Раствор №2

 

№ п/п ε
Размерность с с с с г/см3 сП сП % сП