Физические основы клинического метода измерения давления крови



Скачать 168.68 Kb.
страница3/4
Дата29.02.2020
Размер168.68 Kb.
ТипЗанятие
1   2   3   4

Некоторые выводы:

1. Коэффициент поверхностного натяжения зависит от рода жидкости.

2. Коэффициент поверхностного натяжения зависит от температуры .T ↑σ ↓

3. Высота подъёма жидкости в капилляре зависит от его диаметра. d ↑ h ↓

4. Сила поверхностного натяжения зависит от длины свободной поверхности жидкости. l ↑ F ↑

Значение поверхностного натяжения

Понятие поверхностного натяжения впервые ввел Я. Сегнер (1752). В 1-й половине 19 в. на основе представления о поверхностном натяжении была развита математическая теория капиллярных явлений (П. Лаплас, С. Пуассон, К. Гаусс, А.Ю. Давидов). Во 2-й половине 19 в. Дж. Гиббс развил термодинамическую теорию поверхностных явлений, в которой решающую роль играет поверхностное натяжение. Среди современных актуальных проблем - развитие молекулярной теории поверхностного натяжения различных жидкостей, включая расплавленные металлы. Силы поверхностного натяжения играют существенную роль в явлениях природы, биологии, медицине, в различных современных технологиях, полиграфии, технике, в физиологии нашего организма. Без этих сил мы не могли бы писать чернилами. Обычная ручка не зачерпнула бы чернил из чернильницы, а автоматическая сразу же поставила бы большую кляксу, опорожнив весь свой резервуар. Нельзя было бы намылить руки: пена не образовалась бы. Нарушился бы водный режим почвы, что оказалось бы гибельным для растений. Пострадали бы важные функции нашего организма. Проявления сил поверхностного натяжения столь многообразны, что даже перечислить их все нет возможности.

Непрерывно растут объёмы печати на полимерных плёнках благодаря бурному развитию упаковочной индустрии, высокому спросу на потребительские товары в красочной полимерной упаковке. Важное условие грамотного внедрения подобных технологий — точное определение условий их применения в полиграфических процессах. В полиграфии обработка пластика перед печатью необходима для того, чтобы краска ложилась на материал. Причина заключается в поверхностном натяжении материала. Результат определяется тем, как жидкость смачивает поверхность изделия. Смачивание считается оптимальным, когда капля жидкости остается там же, где она была нанесена. В других случаях жидкость может скатываться в каплю, либо, наоборот, растекаться. Оба случая в равной степени приводят к отрицательным результатам во время переноса краски.

В медицине измеряют динамическое и равновесное поверхностное натяжение сыворотки венозной крови, по которым можно диагностировать заболевание и вести контроль над проводимым лечением. Так, например, при заболевании желтухой поверхностное натяжение мочи резко уменьшается вследствие появления в моче желчных кислот. При диабете и некоторых других заболеваниях повышается содержание липазы в крови. Установлено, что вода с низким поверхностным натяжением биологически более доступна. Она легче вступает в молекулярные взаимодействия, тогда клеткам не надо будет тратить энергию на преодоление поверхностного натяжения.

Существует несколько способов определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости: капиллярный (по высоте поднятия жидкости в капиллярной трубке), метод отрыва капель, а также методы, основанные на измерении максимального давления в газовых (воздушных) пузырьках, которые выдавливаются из кончика капилляра в жидкость. Прибор для измерения поверхностного натяжения методом отрыва кольца представляет собой штатив, на котором имеется винт для плавного опускания чашки с жидкостью, а также шкала для отсчета.

Для определения поверхностного натяжения в медицинской практике пользуют методом отрыва капель. При медленном истечении жидкости из отверстия или из вертикальной трубки образуется капля. Отрыв происходит по шейке капли или перетяжке, радиус которой меньше радиуса отверстия. Предполагается, что в момент отрыва, сила поверхностного натяжения равна силе тяжести капли (R-радиус шейки капли,

 – плотность жидкости), т.е. , откуда

(7)

Измерить радиус шейки капли практически нельзя (это можно только при фотографировании капли в момент отрыва), поэтому используя метод отрыва капли, прибегают к сравнительному способу.

Если известно поверхностное натяжение о стандартной жидкости, например воды, то можно записать, что

(8)

Взяв одинаковые объемы воды и исследуемой жидкости V1 и подсчитав количество капель в этих объемах, можно вычислить объем одной капли: V0=V1 / n0 (вода ), V = V1 / n ( исследуемая жидкость). Подсчитав эти выражения соответственно в (7) и (8) и взяв их соотношение, получим



(9) или (10)

Сталагмометрический метод (метод счета капель)

Сталагмометр- это толстостенная трубка с расширением, выше и ниже которого нанесены кольцевые метки. Нижний конец трубки отшлифован. Через резиновую трубку, надетую на верхний конец сталагмометра, заполняют его из подставленного снизу стаканчика с дистиллированной водой или растворами выше верхней метки, пока мениск не дойдет до нижней метки сталагмометра.

Заполняют сталагмометр сначала дистиллированной водой, а затем растворами изоамилового спирта по возрастающей концентрации.

Процесс отчета капель повторяют три раза для каждого раствора.

Принцип метода: метод основан на том, что в момент отрыва масса капли практически равна силе поверхностного натяжения, приложенной к окружности наиболее узкой части капли.

Как уже отмечалось, под действием поверхностного натяжения свободная поверхность капель жидкости стремится принять шарообразную форму, соответствующую наименьшей поверхностной энергии и наименьшей площади свободной поверхности. Их форма тем ближе к шаровой, чем меньше вес капель, поскольку для малых капель сила поверхностного натяжения превосходит силу тяжести.



Форма и размер капель, отрывающихся от конца капиллярной трубки, зависят не только от силы поверхностного натяжения, но и от диаметра трубки и плотности вытекающей жидкости. При вытекании жидкости из капиллярной трубки размер капли постепенно растет. На рис. 3 показан процесс образования капли.

Перед отрывом капли образуется шейка, диаметр d которой несколько меньше диаметра d1 капиллярной трубки. По окружности шейки капли действуют силы поверхностного натяжения, удерживающие каплю. По мере увеличения размера капли растет сила тяжести mg, стремящаяся оторвать ее. В момент отрыва капли она равна результирующей силе поверхностного натяжения Fн = πdσ:

πdσ=mg

Отсюда следует, что, измеряя массу m одной капли и зная диаметр d шейки капли, можно вычислить коэффициент поверхностного натяжения:

Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница