Jean Léonard Marie Poiseuille

Jean Léonard Marie Poiseuille

22. 4. 1797–26. 12. 1869

Francouzský lékař a fyziolog Jean Léonard Marie Poiseuille patří k průkopníkům kvantitativní hemodynamiky – nauky o proudění krve v cévách. Jeho experimentální práce vedla k formulaci vztahu, dnes často označovaného jako Hagenova-Poiseuilleova rovnice, který popisuje laminární proudění nestlačitelné newtonské kapaliny dlouhou trubicí kruhového průřezu. Po Poiseuillovi je pojmenována poise – jednotka dynamické viskozity v soustavě CGS.

Život a studia

Jean Léonard Marie Poiseuille se narodil 22. dubna 1797 v Paříži v rodině truhláře Jeana-Baptista Poiseuillea a Anne Victoire Caumontové. V letech 1815–1816 studoval na pařížské École Polytechnique, kde získal solidní matematicko-fyzikální základy. Následně se věnoval medicíně a v roce 1828 obhájil disertační práci Recherches sur la force du cœur aortique, v níž se zabýval tlakem a silou spojenou s prouděním krve ze srdce do aorty.

V roce 1829 se oženil s dcerou hlavního inženýra silnic a mostů (ingénieur en chef des ponts et chaussées) Panaye de la Lorette. V roce 1842 byl zvolen členem Académie de Médecine a Société Philomathique v Paříži a v roce 1860 jmenován inspektorem pařížských základních škol.

Měření krevního tlaku

Poiseuilleův hlavní vědecký zájem směřoval k oběhu krve. Pro přímé měření arteriálního tlaku u psů a koní zkonstruoval ve dvacátých letech 19. století rtuťový U-manometr, nazývaný také hemodynamometr. Šlo o jeden z prvních přístrojů umožňujících přesné invazivní měření krevního tlaku. Zjistil přitom, že tepenný tlak nezávisí výrazně na vzdálenosti od srdce, což zpochybnilo dobové představy o úloze tření v cévách. Za své fyziologické práce obdržel čtyřikrát prestižní Montyonovu medaili (1829, 1831, 1835, 1843).

Poiseuilleův zákon a Hagenova-Poiseuilleova rovnice

Aby pochopil chování krve v kapilárách, prováděl Poiseuille systematické experimenty s destilovanou vodou ve skleněných kapilárních trubicích o vnitřním průměru přibližně 0,03 až 0,14 mm. Předchůdci jako Franz Joseph von Gerstner a Pierre-Simon Girard sice podobné pokusy dělali, ale v širších trubicích, kde výsledky rušila turbulence. V roce 1838 Poiseuille vztah experimentálně odvodil a výsledky publikoval v letech 1840 a 1846 pod názvem Recherches expérimentales sur le mouvement des liquides dans les tubes de très petits diamètres. Zákon ukázal, že objemový průtok kapilárou závisí na čtvrté mocnině poloměru:

Poiseuilleův zákon a Hagenova-Poiseuilleova rovnice

V = (π · r4 · Δp · t) / (8 · η · l)

V – objem protečené kapaliny [m³]

r – vnitřní poloměr trubice [m]

Δp – tlakový rozdíl mezi konci trubice [Pa]

t – doba proudění [s]

η – dynamická viskozita [Pa·s]

l – délka trubice [m]

Zákon platí pro laminární (neturbulentní) proudění nestlačitelné newtonské kapaliny trubicí kruhového průřezu. V jednoduchém přiblížení pomáhá závislost na r4 vysvětlit, proč i malé zúžení cévy výrazně omezuje průtok: zmenšení poloměru o polovinu snižuje průtok až šestnáctkrát. Skutečný krevní oběh je složitější, protože krev není ideálně newtonská kapalina a cévy nejsou tuhé trubice. Nezávisle podobný vztah odvodil již v roce 1839 německý inženýr Gotthilf Hagen, a proto se dnes obvykle hovoří o Hagenově-Poiseuilleově rovnici.

Pojmenování jednotky

V roce 1913 byla po Poiseuillovi pojmenována CGS jednotka dynamické viskozity poise se značkou P. Platí 1 P = 0,1 Pa·s; v praxi se často používá také centipoise, 1 cP = 0,001 Pa·s. Název poiseuille se někdy objevoval jako navrhované nebo neformální označení pro jednotku Pa·s, ale není oficiální jednotkou SI a v praxi se používá název pascalsekunda.

Jean Léonard Marie Poiseuille zemřel 26. prosince 1869 v Paříži.

Další informace