소개글
"푸아죄유의법칙"에 대한 내용입니다.
목차
1. 혈류속도와 푸아죄유의 법칙
1.1. 혈류속도의 정의와 특성
1.2. 푸아죄유의 법칙
1.3. 혈류속도의 순간변화율
1.4. 혈류속도와 건강의 관계
2. 액체의 물성
2.1. 물성의 정의
2.2. 점도
2.3. 농도
2.4. 비중
2.5. 응력
2.6. 뉴턴의 점성법칙
2.7. Hagen-Poiseuille 식
2.8. Ostwald 점도계법
3. 실험 방법 및 결과
3.1. 실험 기기 및 시약
3.2. 실험 절차
3.3. 데이터 분석 및 결과
4. 참고 문헌
본문내용
1. 혈류속도와 푸아죄유의 법칙
1.1. 혈류속도의 정의와 특성
혈류속도는 몸 속에서 혈액이 혈관을 타고 흐르는 속도를 의미한다. 혈류속도는 혈관의 단면적에 반비례하여, 단면적이 가장 적은 부위에서 혈류속도가 가장 빠르다. 대동맥의 혈류속도는 약 50cm/sec, 모세혈관의 혈류속도는 약 0.05cm/sec, 대정맥의 혈류속도는 약 15~25cm/sec로 나타난다. 이를 통해 신체 내에서 총 단면적이 가장 넓은 모세혈관이 가장 느린 혈류속도를 보이며, 심장에서 나갈 때의 동맥 혈류가 가장 빠르고 심장에 가까워질수록 느려짐을 알 수 있다.
1.2. 푸아죄유의 법칙
푸아죄유의 법칙은 프랑스의 물리학자이자 의사인 푸아죄유(J. L. M. Poiseuille, 1797-1869)에 의해 유도된 관을 흐르는 점성 유체의 유량에 관한 법칙이다. 이에 따르면 단위 시간당 유량 ({dot{Q}})은 관의 반지름(d)에 4제곱과 관 양단의 압력차( TRIANGLE P)에 비례하고, 유체의 점성( mu )과 관의 길이(l)에 반비례한다. 이를 수식으로 표현하면 다음과 같다:
{dot{Q`}} `=` {pi TRIANGLE Pd ^{4}} over {8 mu l}
여기서 {dot{Q}}는 단위시간당 유량, TRIANGLE P는 관 양단의 압력차, d는 관의 반지름, mu 는 유체의 점성, l은 관의 길이를 나타낸다.
푸아죄유의 법칙은 뉴턴 유체의 층류 흐름에서 관의 압력강하를 설명하는데 사용된다. 이 법칙은 다음과 같은 조건을 만족해야 적용될 수 있다:
1) 유체가 비압축성이고 뉴턴 유체여야 한다.
2) 유체의 흐름은 층류 형태여야 한다.
3) 관의 단면이 원형이고 반지름이 일정해야 한다.
4) 관의 벽은 강체여야 한다.
5) 관의 길이가 충분히 길어야 한다.
이 법칙은 생명과학 분야에서도 활용되는데, 혈관 내 혈액 유동을 설명하는데 활용된다. 혈액이 혈관을 흐르는 속도는 혈관 직경의 4제곱에 반비례하므로, 혈관이 협착되면 혈류속도가 증가하게 된다. 이를 통해 혈관 내 상황을 진단할 수 있다.
1.3. 혈류속도의 순간변화율
혈류속도의 순간변화율은 혈관 내 같은 지점에서 혈액의 속도 변화를 나타내는 도함수로, 혈관이 좁아지면 반지름 r이 감소하므로 혈류 속도가 감소한다는 것을 의미한다. 혈류속도의 순간변화율인 dv/dr을 활용하면 심뇌혈관질환 발생 위험을 진단하는 데 도움이 된다.
심장에서 뇌로 피를 보내는 경동맥의 혈류속도가 느릴수록 심뇌혈관질환 발생 위험이 높다. 또한 혈류량 이상은 콜레스테롤 수치에 의해 발생하고, 당뇨, 합병증의 원인이 되므로 정기적으로 혈류량을 체크한다면 완치될 가능성이 높다. 환자의 신체 부위별 혈관에서의 이상 여부를 확인할 수 있다.
반대로 혈류속도가 매우 높게 증가되어있다면 뇌 속 혈관이 좁아져 안면신경마비, 3차신경마비, 혈액순환장애를 일으키는 뇌혈관 협착증을 의심해 볼 수 있다. 이처럼 혈류속도의 순간변화율은 에스프레소 머신에서부터 심뇌혈관질환 발생 위험을 진단하는 데까지 다양한 쓰임새를 가지고 있다.
1.4. 혈류속도와 건강의 관계
혈류속도와 건강의 관계는 매우 밀접하다. 혈류속도가 느릴수록 심뇌혈관질환 발생 위험이 높아지며, 반대로 혈류속도가 매우 빠르게 증가하면 뇌혈관 협착증을 일으킬 수 있다.
정상적인 혈류가 원활히 이루어지려면 혈관의 단면적이 적절해야 하는데, 단면적이 가장 작은 모세혈관에서 혈류속도가 가장 느리게 나타난다. 대동맥의 혈류속도는 약 50cm/sec로 가장 빠르지만 모세혈관에서는 0.05cm/sec까지 낮아진다. 또한 동맥에서 정맥으로 갈수록 ...
참고 자료
광운대학교 화학공학과, ‘2018년 3학년 1학기 실험노트’, 2018년
광운대학교 화학공학과, ‘2018년 3학년 1학기 세미나PPT’, 2018년
전정현, ‘2018년 3학년 1학기 Reynolds Number 예비레포트 (점도)’
Yunus A. cengel 외 1명, 2005년, “유체역학”, Mc Graw-Hill Korea, 220~221P
강치호 외 2명, “Reynolds 방정식과 Hagen-Poiseuille 방정식의 연상해석을 통한 재순환홀을 갖는 유체동압배어링의 해석”, 한국소음진동공학회 학술지, 2014년
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