VISCOSITE DES LIQUIDES ET DES SOLUTIONS – HEMORHEOLOGIE

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1 VISCOSITE DES LIQUIDES ET DES SOLUTIONS – HEMORHEOLOGIE
CHAP. 7 VISCOSITE DES LIQUIDES ET DES SOLUTIONS – HEMORHEOLOGIE

2 VISCOSITE ET CISAILLEMENT
1 VISCOSITE ET CISAILLEMENT

3 Viscosité  Résistance électrique
Notion de viscosité Repos Déplacement R RH Viscosité  Résistance électrique

4 F=Force de cisaillement
v dz v - dv F v - 2 dv

5 Coefficient de viscosité

6 Unités de viscosité

7 VISCOSITE DES SOLUTIONS
2 VISCOSITE DES SOLUTIONS

8 Fluides newtoniens Viscosité Non newtonien Newtonien
Taux de cisaillement

9 Viscosité de liquides purs
T = 20 °C Eau Pa.s Ethanol 1, Pa.s Benzène 0, Pa.s

10 Solutions micromoléculaires
= 0 AM  = viscosité de la solution  0 = viscosité du solvant pur A = une constante variable avec la nature du soluté M = molarité

11 Solutions macromoléculaires…
 = 0 (1 + k Φ ) Φ: volume relatif occupé par les macromolécules dans la solution (le complément étant le volume occupé par le solvant) k : coefficient qui dépend de la forme des macromolécules et notamment de leur allongement

12 Solutions macromoléculaires
b a k=2,5 si a/b=1 k=14 si a/b=10 k=600 si a/b=100

13 LES DEUX REGIMES D’ECOULEMENT DES LIQUIDES VISQUEUX
3 LES DEUX REGIMES D’ECOULEMENT DES LIQUIDES VISQUEUX

14 Nombre de Reynolds

15 Paramétres du nombre de Reynolds
 = Masse volumique fluide = Viscosité D = Diamètre du conduit U = Vitesse d’écoulement

16 Reynolds est adimensionnel
Re = [kg.m-3] . [m.s-1] m [kg.m-1.s-1]

17 Régime laminaire (Ecoulement lent)
Régimes d’écoulement Régime laminaire (Ecoulement lent) Régime turbulent (Ecoulement rapide)

18 Régimes d’écoulement Laminaire (Silencieux) Turbulent ( Bruyant)

19 Influence du Reynolds sur le régime d’écoulement
 Pour les faibles nombres de Reynolds, le régime d’écoulement des fluides est laminaire  Pour les grands nombres, le régime est turbulent.

20 Influence du Reynolds sur le régime d’écoulement(2)
 Re < 2400 (environ)  Ecoulement toujours laminaire Re > (environ)  Ecoulement toujours turbulent

21 Influence du Reynolds sur le régime d’écoulement(3)
Pour les valeurs intermédiaires, l’écoulement est instable, et dépend beaucoup des conditions expérimentales Le passage laminaireturbulent passe par un régime transitoire

22 4 LOI DE POISEUILLE

23 Force de frottement Fp V FV L r Frottement Pression

24 Profil de vitesse du fluide

25 Profil des vitesses Vmax 2R

26 Loi de Poiseuille

27 Résistance et Puissance mécanique

28 Conduits en série Rmec= R1 + R2 + R3
Régime physiologique = Ecoulement partout et toujours laminaire R1 R2 R3 Rmec= R1 + R2 + R3

29 Conduits en série Rmec = R1 + R2 + R3

30 Conduits en parallèle R1 R2 R3

31 Taux de cisaillement

32 Taux de cisaillement maximum

33 Variations du taux de cisaillement

34 Représentation des variations de 
Q 2R

35 Contrainte de cisaillement
 = . []= s-1, []=Pa

36 Mesure du coefficient de viscosité
4 Mesure du coefficient de viscosité

37 Types de viscosimètre Viscosimètre à écoulement
Viscosimètre à entraînement

38 Viscosimètre à écoulement

39 Viscosimètre à entraînement

40 5 Hémo-rhéologie

41 Aspects spécifiques du sang et des vaisseaux
Sang = Suspension d’éléments cellulaires + Plasma  non newtonien Vaisseaux = conduits élastiques.

42 Aspects spécifiques du sang et des vaisseaux
Élasticité des parois + Inertie du sang  Propagation le long des artères d’une onde de pression : le pouls

43 sang = 4,2 plasma Viscosité sanguine sérum = 1,1 à 1,3.10-3 Pa.s
T = 37°C eau = 0, Pa.s sérum = 1,1 à 1, Pa.s plasma = 1, Pa.s sang = 4,2 plasma

44 Hématocrite et Viscosité
Hématocrite = Concentration du sang en globules rouges Ht = VGR / VST Cond. Physio : Ht = 40 % - 45 % Ht    

45 Hématocrite et viscosité
Viscosité 37°C (cP) 24 11,5 sec-1 20 16 26 sec-1 12 8 230 sec-1  4 Ht A N P (%) 10 30 50 70

46 Hématocrite et Viscosité: Conséquences
Ht   sang   Rmec  Ralentissements circulatoires importants

47 Rhéofluidification 103 Sang normal ( 45 % Ht) 102 T = 37°C (cp)
 (sec-1) 10-2 10-1 10 102 103 1 1

48 Effet Magnus

49 Le sang n’est pas newtonien
Faible Fort  Couche Glissement Effet Fahraeus

50 Viscosité apparente du sang
Loi de Poiseuille ne s’applique pas au sang Viscosité apparente app. Q = (R4 / 8 app) .(E/l)

51 Propriétés de la viscosité apparente
app dépend du diamètre des vaisseaux. A Ht constant ,  pratiquement constant pour R> 0,5 mm mais diminue notablement pour des vaisseaux plus fins: Effet Fahraeus-Linqdvist

52 Effet Fahraeus-Linqdvist
Ce phénomène est lié d’une part au manchon plasmatique ( 3 microns environ). d’autre part à une diminution de l’hématocrite dans les petites collatérales artérielles.

53 Circuit cardiovasculaire

54 Charges intra vasculaires du circuit pulmonaire
mmHg Art pulmo Artères Veines pulmonaires VD Artérioles Petites vein OG 20 10

55 Charges intra vasculaires du circuit systémique
mmHg Aorte Artère 120 Veinules Veines Capillaires Artérioles Veines caves 95 80 VG OD 40 35 25 15 3

56 Double pompe cardiaque
Pompe droite : Veine cave  Artère pulmonaire (1,6 kPa). Pompe gauche : Veines pulmonaires  Aorte (13,3 kPa).

57 Vitesse du sang dans la circulation systémique
S. relative V moy (cm/s) 0.5 mm/s 1000 30 40cm/s 20cm/s 100 20 0,24m2 10 3cm2 5 cm2 10 1 Artères Capillaires Aorte Artérioles Veinules Veines V. cave

58 Résistances vasculaires
Vaisseaux Résistance (%) Artères Artérioles Capillaires Veinules Veines 10 55 15

59 Vaisseaux de résistance
mmHg 100 Vasoconstriction 75 Capillaires 50 Veinules Vasodilatation 25 Veines Artérioles Artères