Anleitung Medizinerpraktikum - Universität Bonn

2.1 Viskositätsbestimmung durch Messung der Stromstärke
Hier bedeuten:
I = ∆V = Volumenstromstärke, Einheit: m3
∆t s
r = Innenradius des Rohres, Einheit: m
l = Länge des Rohres, Einheit: m
η = Viskosität der Flüssigkeit, Einheit: Pa · s, veraltete Einheit
Poise P (1 P = 0,1 Pa · s)
∆p = p 1 − p 2 = Druckdifferenz zwischen Anfang und Ende des Rohres, Einheit:
Pa
In dem Versuch soll die laminare Strömung durch eine Kapillare, d.h. durch ein
Rohr mit besonders kleinem Durchmesser untersucht werden. Die Viskosität η
soll als Mittelwert aus fünf Einzelmessungen bestimmt werden.
Aufgabe 2.A: Wie hängt der hydrostatische Druck von der Gefäßform ab?
Aufgabe 2.B: Durch die Veränderung welcher Parameter wird die Volumenstromstärke
einer laminaren Strömung durch eine Kapillare am stärksten
verändert? Sehen Sie einen Zusammenhang zu den Vorgängen in biologischen
bzw. medizinischen Gefäßsystemen?
2.1.1 Versuchsaufbau
Bei geöffnetem Ventil wird mit Hilfe der Mariotteschen Flasche ein konstanter
Überdruck ∆p = ϱg∆h (mit der Flüssigkeitsdichte ϱ und der Erdbeschleunigung
g) an der Eintrittsöffnung der Kapillaren erzielt. Die Höhe ∆h hängt von der
Eintauchtiefe des nach außen offenen Rohres ab. Der Schweredruck ϱg(h 3 − h 2 )
der Flüssigkeit oberhalb von h 2 wird durch einen entsprechenden Unterdruck der
eingeschlossenen Luft kompensiert. Dieser Unterdruck wird beim Öffnen des Absperrventils
durch das Absenken des Flüssigkeitsspiegels hervorgerufen. Da das
Wasser kontinuierlich ausströmt, nimmt die Höhe h 3 und der Unterdruck der
eingeschlossenen Luft ab. Der Druckausgleich, d.h. die Einstellung des Unterdrucks,
geschieht automatisch durch Luftbläschen, die von außen über das oben
offene Rohr angesaugt werden, so dass stets der Unterdruck den Schweredruck
ϱg(h 3 − h 2 ) kompensiert.
Aufgabe 2.C: Weshalb wird in diesem Versuch eine Mariottesche Flasche benutzt
und nicht ein nach oben offenes Vorratsgefäß?
Aufgabe 2.a: Versuchsdurchführung
Zur Bestimmung der Zähigkeit müssen die Größen ∆V , ∆t und ∆p ermittelt
werden. Die Werte von r und l sind an der jeweiligen Apparatur angegeben.
In einer Messreihe werden 5 Werte für ∆V und ∆t aufgenommen. Dabei soll
jeweils die Zeit ∆t für den Durchfluss von ∆V ≈ 100 ml gemessen und in
eine Tabelle eingetragen werden. Bei jeder Messung muss ∆p bestimmt und
die Wassertemperatur T abgelesen werden.
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