химический каталог




Курс коллоидной химии

Автор С.С.Воюцкий

единицу времени на величину груза, обеспечивающего вращение цилиндра.

3. СТРУКТУРНАЯ вязкость

Как указывалось выше, структурированные системы не подчиняются закону Ньютона. Это может быть обусловлено либо наличием в жидкости несвязанных друг с другом обрывков структуры, либо малопрочной сплошной структурной сеткой, способной разрушаться при действии на систему сравнительно малых усилий.

В первом случае система ведет себя при течении как жидкость, в которой взвешены частицы, способные ориентироваться или деформироваться. Обрывки структурной сетки разрушаются в результате различной скорости слоев в. потоке, а отдельные элементы разрушенной сетки, если они имеют вытянутую форму, ориентируются своей длинной осью по направлению течения.

Второй случай более сложен. Сначала Ф. Н. Шведов, затем Бингам предположили, что течение системы с малопрочной пространственной структурой начнется лишь тогда, когда напряжение сдвига Р превысит какое-то определенное критическое значение О, необходимое для разрушения структуры, т. е. когда начнет соблю-. даться условие Р— 8 > 0. Такое течение Бингам называет пластическим, а критическое (предельное) напряжение сдвига 6 — пределом текучести.

Очевидно, что для систем с пластическим течением уравнение Ньютона должно быть заменено уравнением Бингама:

р-Q = r\r (dujdx)

или

. P = r\'(du/dx) + 9 (Х,9)

где Т)' — вязкость, отвечающая пластическому течению системы (пластическая вязкость).

При отсутствии структурной сетки значение 6, очевидно, равно нулю и уравнение Бингама переходит в уравнение Ньютона, а пластическая вязкость т]' — в истинную вязкость жидкости. Бингам принимает, что как только Р превысит 9 и начнется течение, вязкость системы сразу принимает постоянное значение. При таких

Р -8

dufdx

условиях зависимость du/dx от Р выразится прямой линией (рис. X, 5). Согласно этому рисунку пластическую вязкость можно выразить так:

ctgfi (X, 10)

где р — угол, образуемый прямой с осью абсцисс.

Примером систем, довольно хорошо подчиняющихся уравнению Бингама, могут служить пасты из глины и консистентные смазки. Однако для большинства структурированных коллоидных систем зависимость du/dx от Р выражается не прямой, а кривой (рис. X, 6). Причина такого явления заключается в том, что при достижении предела текучести структура разрушается не сразу, а постепенно по мере увеличения градиента скорости движения жидкости. Очевидно, можно различать три критических напряжения сдвига: 1) 6/ — первый, или минимальный, предел текучести, соответствующий началу течения (началу разрушения структуры); 2) 8в — предел текучести по Бингаму, отвечающий отрезку на оси абсцисс, отсекаемому продолжением прямолинейного участка кривой; 3) 0Макс — максимальный предел текучести, соответствующий значению Р, при котором кривая переходит в прямую линию.

3129

Очевидно, 6Макс представляет собой то напряжение, при котором? структура в жидкости разрушается полностью. Все три предела* являются характеристикой механических свойств структуры, существующей в системе.

В последние годы структурная вязкость коллоидных систем? была детально изучена П. А. Ребиндером и его школой, а также»

А. А. Трапезниковым с сотр. В результате-этих работ было показано, что при любой скорости течения в коагуляционной структуре протекают два противоположных процесса — разрушение и восстановление. Равновесное состояние между этими процессами в установившемся потоке характеризуется эффективной вязкостью.

сПри малых скоростях течения системе наносятся незначительные повреждения* так как разрушения, неразрывно связанные с течением, успевают тиксотропно восстановиться вследствие медленности процесса течения и течение системы происходит практически без разрушения структуры, т. е^ наблюдается явление ползучести.

е

о,

При больших скоростях течения структура системы значительно разрушается; при этом разрушенная структура из-за быстроты процесса восстанавливается незначительно.

Для характеристики течения структури* рованных жидкостей и пластичных тел следует использовать не пластическую, а эффективную вязкость rj*, которая уменьшается с ростом действующего напряжения сдвига в системе. При малых напряжениях: сдвига эффективная вязкость имеет наибольшее значение, равное T|J вязкости жидкости с практически неразрушенной структурой. При больших напряжениях сдвига эффективная вязкость уменьшается до предельного значения г]мин — вязкости, отвечающей полному разрушению структуры (при условии сохранения ламинарности потока).

Кривые течения (dujdx, Р) и зависимость вязкости от напря* жения сдвига для структурированных систем, по П. А. Ребиндеру* имеют вид, изображенный на рис. X, 7.

Вязкость структурированных коллоидных систем сильно зависит от условий ее определения, в частности от градиента скорости, прш котором она измеряется. Поэтому значения вязкости таких систем можно сравнивать только тогда, когда они найдены в таких. состояниях, которые характеризуются одинаковыми значениями числа Рейнольдса. Кроме того, по тем же соображениям вязкость золей целесообразно определять не при каком-нибудь одном напряжении сдвига, а необходимо получать кривые du/dxt Я, характеризующие реологические свойства системы в достаточно большом интервале значений Р. Однако даже при измерении в совершенно одинаковых условиях с использованием одного и того же вискозиметра найденные значения вязкости для какой-нибудь определенной системы могут существенно различаться в зависимости от предыстории системы и от того, когда система была приготовлена. Так, при достаточно длительном стоянии коллоидной системы вязкость ее может постепенно повышаться благодаря процессу структурирования. Такое изменение вязкости можно наблюдать на золях гидрата окиси железа или пятиокиси ванадия. С другой стороны, в результате механического воздействия, например при протекании систем через капилляр, структуры, образовавшиеся в системе, могут разрушаться, вследствие чего вязкость ее уменьшается. Именно этим объясняется то обстоятельство, что при следующих непосредственно друг за другом измерениях вязкости с помощью капиллярного вискозиметра очень часто получают непрерывно уменьшающиеся значения, стремящиеся к определенному пределу.

4. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОЛЛОИДНЫХ СИСТЕМ, ПРОЯВЛЯЮЩИХ ИСТИННУЮ УПРУГОСТЬ

В предыдущем разделе при рассмотрении структурно-механических особен-иостей коллоидных систем мы считали эти системы жидкостями. Однако ряд «свойств коллоидных систем можно объяснить, если рассматривать их как твердые тела. Последний подход особенно целесообразен при изучении коллоидных «систем, обладающих в некоторой степени упругостью или эластичностью и характеризующихся наличием истинного предела текучести (предела упругости), т. е. такого предела напряжения сдвига, ниже которого практически никакого течения не наблюдается Как правило, таким свойствам отвечают достаточно концентрированные твердообразные гели и системы с конденсационно-кристалли-занионной структурой

Однако прежде чем рассматривать механические свойства

страница 116
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189

Скачать книгу "Курс коллоидной химии" (4.52Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
центно песковая смесь м300
топ игровых ноутбуков
афиша группы на-на 2017 год
hera линзы

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(17.08.2017)