Капли различных жидкостей и их объемы

На месте обнаружения трупа нередко можно обнаружить следы различных биологических и небиологических жидкостей. В силу разных физикохимических свойств объемы их капель отличаются между собой, поэтому диаметр следов, оставленный ими, тоже может быть различным, что затрудняет определение высоты их падения. В статье приведены данные расчета объема капель некоторых жидкостей, определены их коэффициенты поверхностного натяжения.

Исследование свойств растворов является важной проблемой во многих областях человеческой деятельности – химии, биологии, медицине, а также пищевой и парфюмерной промышленности. Жидкости окружают нас повсюду. С научной точки зрения, жидкость – это одно из агрегатных состояний вещества. Основным ее свойством является то, что она способна менять свою форму под влиянием механического воздействия. Жидкости бывают идеальные и реальные. Идеальные – невязкие жидкости, обладают абсолютной подвижностью, т.е. отсутствием сил трения и касательных напряжений. Реальные – вязкие жидкости, обладают сжимаемостью, сопротивлением, растягивающим и сдвигающим усилиями и достаточной подвижностью, т.е. наличием сил трения и касательных напряжений [2].

В СИ основной единицей измерения объема жидкостей принято считать кубический метр (м³, кубометр). Однако при проведении научных исследований и в практической медицине, назначая пациентам лекарственные средства в растворах, врачи нередко для обозначения объема жидких форм лекарственных веществ используют такой показатель, как число капель на прием. Капля – внесистемная единица измерения объема, равная количеству жидкости, которое, накапливаясь, вначале удерживается поверхностным натяжением, затем отрывается от пипетки или иного устройства и падает на подложку, как только вес жидкости превысит силу поверхностного натяжения по периметру отрыва. Объем капли зависит от различных внешних и внутренних факторов, таких как способ образования капель, силы гравитационного притяжения, плотности и поверхностного натяжения жидкости [1, 2].

В связи с тем, что разные жидкости отличаются по своим физикохимическим свойствам, нами была выдвинута гипотеза о том, что объем их капель будет разным.

Вода – это идеальная жидкость. А кровь человека – реальная, неньютоновская жидкость, которая представляет собой суспензию форменных элементов (эритроцитов, лейкоцитов и др.) в плазме [1]. W.G. Eckert (1997) в эксперименте установил, что объем капли крови находится в интервале от 0,01 до 0,16 мл

(10–160 мкл) и изменяется при падении капель с различных объектов [4]. Исследуя капли крови, падающие с кончика пальца, клинка ножа и других источников, T.L. Laber (1985) утверждал, что объемы капли крови находятся в интервале 0,013–0,16 мл (130–160 мкл) [цит. по 3]. Средний объем капли крови, по данным H.L McDonnell (1971), Г.Н. Назарова и Г.А. Пашиняна (2003), приблизительно составляет 0,05 мл (50 мкл) [2]. В доступной литературе более точных данных по объему капель различных жидкостей не имеется.

В связи с изложенным, целью нашего исследования явилось определение объема капель жидкостей, отличающихся по своим физико-химическим свойствам.

Материал и методы исследования

Были изучены следующие жидкости: дистиллированная вода, 0,9 % физиологический раствор, 96 % раствор спирта, цельная трупная кровь с длительностью постмортального периода от 6 до 12 часов, выделенные из нее методом центрифугирования эритромасса и сыворотка крови. Для установления объема капель разных жидкостей использовался метод «падающих капель». Перед каждым исследованием на электронных весах MINI DIGITAL SCALE (точность измерения 0,01 г) взвешивали пустую стеклянную емкость. Затем в нее с помощью цифровой одноканальной пипетки Ленпипет «КОЛОР» переменного объема (диапазон 20–200 мкл), закрепленной на лабораторном штативе, имеющей наружный диаметр насадки пипетки 3,3 мм, внутренний – 2,3 мм, с высоты 10 см дозировали по 10 капель жидкости со скоростью 1 капля за 2–3 секунды. Взвешивали емкость с жидкостью. Для расчета объема 1 капли каждого раствора полученный в результате взвешиваний объем 10 капель подвергали делению на 10. Рассчитывали среднюю арифметическую объема 1 капли, стандартное отклонение и коэффициент поверхностного натяжения жидкостей. В каждой серии проведено по 20 исследований. Статистический анализ результатов проводился с помощью программы STATISTIKA для персонального компьютера. Результаты исследований представлены в таблице 1.

Таблица 1

Объемы капель (M ± m) и коэффициенты поверхностного натяжения жидкостей

Результаты и обсуждение

В результате проведенных экспериментов были получены величины объемов капель различных жидкостей: спирта, дистиллированной воды, физиологического раствора, цельной крови, сыворотки и эритромассы. Минимальный объем – 10,75 ± 1,16 мкл – имеет капля 96 % раствора этилового спирта, максимальный объем – 43,15 ± 1,81 мкл – капля эритромассы. Это связано с тем, что разные жидкости отличаются по своим физикохимическим свойствам, которые играют существенную роль в формировании поверхностного натяжения при каплеобразовании. Минимальным коэффициентом поверхностного натяжения – 1,90 × 10-2 Н/м – обладает 96 % раствор этилового спирта, а максимальным – 7,63 × 10-2 Н/м – эритромасса крови человека. Капелька спирта формируется (набухает) значительно быстрее (обладает меньшей массой и объемом), сила тяжести отрывает ее раньше от поверхности отрыва за счет минимального поверхностного натяжения. Эритромасса обладает значительной вязкостью за счет содержащихся форменных элементов и большим поверхностным натяжением, под действием силы тяжести вытягиваются крупные капли (большой массы и объема). На следовоспринимающей поверхности капли эритромассы будут формировать следы большего диаметра, чем следы капель спирта.

Выводы

Таким образом, выдвинутая гипотеза о том, что объем капель разных жидкостей, отличающихся по своим физико-химическим свойствам, будет различным, была подтверждена. В процессе экспериментальных исследований определены объемы капель воды, спирта, физиологического раствора, сыворотки, эритромассы и цельной крови. Полученные данные могут быть использованы при осмотре места происшествия и выполнении судебно-медицинских экспертиз.

Список литературы

1. Гегузин, Я.Е. Капля. – М. : Наука, 1973. – 156 с. – Текст : непосредственный.
2. Назаров, Г.Н. Медико-криминалистическое исследование следов крови : практ. рук. / Г.Н. Назаров, Г.А. Пашинян. – Н. Новгород : Изд-во НГМА, 2003. – 258 с. – Текст : непосредственный.
3. Самойлов, В.О. Медицинская биофизика. – СПб. : СпецЛит, 2013. – 591 с. – Текст : непосредственный.
4. Eckert, W.G. Introduction to Forensic Sciences. – W. p. : CRC Press Boca Raton, 1997. – 385 p. – Текст : непосредственный.