Вязкость крови и её зависимость от условий течения по сосудам

Кровь относят к неньютоновским жидкостям. Кровь представляет собой взвесь форменных элементов (эритроцитов, лейкоцитов и т. п.) в плазме. Вязкость крови в норме равна 4-5. Для сравнения, вязкость воды равна 1. При различных патологиях значения вязкости крови колеблется в пределах от 1,7 до 22,9 мПа^.с.

При низких скоростях в крови эритроциты выстраиваются в монетные столбики. Это определяет высокую вязкость крови. По мере увеличения скорости, (например в крупных сосудах) агрегаты эритроцитов распадаются, и вязкость крови снижается, приближаясь постепенно к некоторому пределу.

Поверхностное натяжение.

Это явление, при котором свободная поверхность жидкости стремится сократить свою поверхность (пытается сжаться).

 

Жидкость стремится, как бы сжаться, т. е. принять форму, соответствующую наименьшей площади её поверхности при данном объеме. Такой формой является форма шара.

Шарообразную форму жидкость может сохранять лишь в условиях невесомости.

В земных условиях весомости жидкость растекается по поверх­ности твердых тел. Только в малых количествах она способна сохра­нять овальную форму, близкую к шарообразной (например, в виде капелек росы).

Отношение силы поверхностного натяжения к длине границы поверхностного слоя жидкости называ­ют коэффициентом, поверхностного натяжения данной жидкости.

Коэффициент поверхностного натяжения у разных жидкостей различен. Коэффициенты поверхностного натяжения зависят от природы жидкостей и температуры, а также от наличия примесей. Поскольку плотность частиц у раз­личных жидкостей неодинакова, возникают различия и в величине молекулярных сил, чем и объяс­няется – зависимость коэффициента поверхностного натя­жения от природы жидкости.

С повышением температуры увеличиваются средние расстояния между молекулами жидкости, молекулярные силы уменьшаются и поэтому при повышении температуры коэффициент поверхностного натяжения жидкостей умень­шается.

Капиллярные явления.

В природе часто встречаются тела, имеющие пористое строение (пронизаны множеством мелких каналов). Такую структуру имеют бумага, кожа, дерево, почва, многие строительные материалы. Вода или другая жидкость, попадая на такое твердое тело, может впитываться в него, поднимаясь вверх на большую высоту. Так поднимается влага в стеблях растений, керосин поднимается по фитилю, ткань впитывает влагу. Такие явления называются капиллярными.

Капиллярными явлениями называют подъём или опускание жидкости в трубках малого диаметра.

От латинского слова capillaris — волосной.

Смачивающая жидкость (например, вода в стеклянной трубке) поднимается по капилляру. При этом, чем меньше радиус трубки, тем на большую высоту поднимается в ней жидкость. Жидкость, не смачивающая стенки капилляра (например, ртуть в стеклянной трубке), опускается ниже уровня жидкости в широком сосуде.

вода ртуть

 

Газовая эмболия

С поверхностным натяжением связано и явление газовой эмболии, при котором пузырек газа способен затруднить и даже остановить кровоток в мелких сосудах и лишить кровоснабжения какой-либо орган, что может привести к серьезному функциональному расстройству и даже летальному исходу.

Пока диаметр газового пузырька меньше диаметра сосуда, он имеет сферическую форму и движется вместе с током крови. Если он попадает в мелкий сосуд, диаметр которого меньше диаметра пузырька, его мениски деформируются под действием динамического давления текущей крови: передний по току крови мениск вытягивается, его радиус кривизны уменьшается, а задний под напором крови уплощается, его радиус кривизны увеличивается. Соответственно, дополнительные молекулярные давления, действующие на эти мениски, будут не одинаковы и направлены навстречу, а их результирующая сила, приложенная к пузырьку, будет направлена против тока крови, противодействуя ему (рис.)

вплоть до остановки кровотока. Еще более сложная ситуация возникает, когда газовый пузырек попадает на разветвление (бифуркацию) сосудистого русла, и полностью останавливает кровоток в дистально расположенных сосудах (рис.).

Таким образом, попавшие в кровь пузырьки воздуха способны закупорить мелкие сосуды. Воздушная эмболия может возникнуть при ранении крупных вен, где давление крови ниже атмосферного, при неправильно проведенных внутривенных инъекциях и в других ситуациях.
 Газовые пузырьки в крови человека и животных могут появиться и при резком снижении внешнего давления на организм, что обусловлено уменьшением растворимости газов (в первую очередь − азота) в крови и переходом их из растворенного состояния в газообразное вследствие резкого снижения окружающего давления. С подобной проблемой могут столкнуться водолазы при быстром подъеме с большой глубины на поверхность (кессонная болезнь), летчики и космонавты при разгерметизации кабины или скафандра на большой высоте.