химический каталог




Курс коллоидной химии

Автор С.С.Воюцкий

упругих гелей, остановимся кратко на таких важных для понимания этих свойств характеристиках систем, как модуль сдвига и период релаксации напряжения.

Модуль сдвига Е, как известно, характеризует жесткость всякого тела

si его способность сохранять форму. Эту величину можно вычислить из известного уравнения Гука: /

8 = PJE (Х,П)

тде е — относительная деформация сдвига в истинно твердых телах; Р — напряжение сдвига.

Это уравнение справедливо лишь при малых деформациях, так как при определенном критическом напряжении, называемом пределом упругости, тело теряет упругие свойства и сохраняет остаточные деформации. Модуль сдвига Е Т1ри одинаковой скорости приложения нагрузки зависит от природы тела и температуры Для твердых тел величина Е может достигать весьма больших значений, для истинных жидкостей Е = О, так как всякое сколь угодно малое напряжение сдвига приводит к течению жидкости. Ниже в качестве примера приведены значения модуля сдвига Е (в кгс/см2) для некоторых веществ:

Желатин

0,5%-кый раствор 4 • 10""*°

10%-ный раствор (студень) . . 5*10~"

Каучук 1,7-102

Свинец 4,8 • 10*

Дерево (дуб) 8 * 10*

Сталь 8.105

А. А. Трапезников показал, что весьма характерным реологическим параметром системы является предельная обратимая деформация сдвига вмакс. достигаемая в быстро релаксирующих системах (о релаксации см. ниже) при высокой скорости деформации. В различных коллоидных системах оиа может быть весьма разной. Например, в пастах она обычно составляет несколько процентов или десятков процентов, тогда как в эластичных гелях и некоторых растворах полимеров она может достигать десятка тысяч процентов. Такие значения намного превышают привычные значения предельных обратимых деформаций сдвига каучуков.

Период (или время) релаксации связан с тем, что обычно молекулы или другие структурные элементы материальной системы обладают некоторой подвижностью и способны перемещаться относительно друг друга. В результате этого напряжение, создавшееся в теле вследствие его деформации, способно со временем в значительной степени «рассасываться;». Подобный процесс уменьшения напряжения во времени получил название релаксации. Релаксация является следствием теплового движения и имеет совершенно общий характер.

Предложен ряд уравнений, описывающих деформацию систем, способных релаксировать Наиболее простым является уравнение Максвелла, вытекающее из его теории упруго-вязкого тела:

dPjdx = Е {defdx) - (Я/т*) (X, !2>

где х* — константа, называемая периодом или временем релаксации.

Легко убедиться, что уравнение Максвелла передает качественно основные закономерности релаксации при постоянной температуре. Если деформацию тела поддерживать постоянной (е = const), то dzldx «= 0 и из уравнения Максвелла следует, что напряжение Р меняется со временем по закону:

(dP/dx) + {P/x*)**Q (Х,!3)

Проинтегрировав это уравнение, получим

Р = р^-х1* {Х,14)

Отсюда видно, что с течением времени напряжение в деформированном теле убывает по экспоненциальному закону, а константа т*, характеризующая скорость релаксации, равна промежутку времени, в течение которого начальное напряжение тела при постоянной деформации уменьшается в е » 2,72 раза (е — основание натуральных логарифмов).

Периоды релаксации напряжения низковязких жидкостей весьма малы вследствие большой подвижности их молекул. С увеличением вязкости периоды релаксации жидкостей возрастают и приближаются к периодам релаксации напряжения твердых тел. Для кристаллов процесс релаксации протекает бесконечно медленно. Ниже в качестве примера приведены значения периода релаксации напряжения т* (в с) некоторых веществ:

Вода 3'10l!

Масло касторовое 2-10

Лак копаловый 2-10

Канифоль (при 55 °С) 5*10

Желатин, 0,5%-ный раствор . . 8« 102

Канифоль (при 12 °С) 4 - Юа

Идеально твердые тела со

Обращает внимание сравнительно большой период релаксации для весьма разбавленного 0,5%-ного водного раствора желатина Период релаксации для этого раствора ближе к периоду релаксации напряжения твердых тел, чем к периоду релаксации напряжения жидкостей. Это объясняется наличием в растворе желатина сравнительно больших структурных элементов (макромолекул жела-тина), требующих для перегруппировки сравнительно большого времени.

—— *** *

1 * л T

1 i '

Часто при деформации реальных тел наряду с явлениями релаксации наблюдается так называемая запаздывающая упругость. В то время как релаксация приводит к переходу упругой деформации в пластическую, запаздывающая упругость проявляется в том, что не вся упругая деформация возникает мгновенно (как в идеально твердых телах). Часть этой деформации развивается во времени, так что упругая деформация достигает предельного значения, отвечающего заданному напряжению, лишь после определенного промежутка времени. Как правило, запаздывающая упругость проявляется тем сильнее, чем неоднороднее структура твердого тела.

Рис. X, 8. Зависимость деформации в от времени т при постоянном напряжении для системы, обнаруживающей мгновенную упругость, запаздывающую упругость и течение.

Возвратимся к рассмотрению механических свойств твердообразных микрогетерогенных и коллоидных систем, обладающих истинной упругостью. К таким системам относятся поликристаллические металлы, самые разнообразные структурированные дисперсные системы, гели, концентрированные растворы мыл, а также высокомолекулярные вещества и их концентрированные растворы, способные проявлять не только упругость, но и высокую эластичность.

Поведение всех этих систем при незначительных деформациях сходно с поведением идеально упругих тел. Однако при напряжениях, ведущих к разрушению структурной сетки, эти системы

способны течь как вязкие жидкости, причем их эффективная вязкость всегда падает с увеличением скорости течения или напряжения.

Очень часто при деформации этих систем явления упругой (мгновенной)

деформации, запаздывающей упругости и течения накладываются друг на друга

и дают характерную картину изменения суммарной деформации во времени,

представленную на рис. X, 8 Как можно видеть, под влиянием деформирующей

силы, например напряжения сдвига Р, приложенного к системе в момент ти

развивается мгновенная упругая деформация Ви Этой деформации отвечает

мгновенный модуль сдвига Е\ = P/ej. Затем система под действием силы начинает течь в результате необратимой перегруппировки структурных элементов.

Одновременно в системе развивается запаздывающая упругость, обусловливающая деформацию бг вследствие обратимой перегруппировки структурных элементов Этой замедленно развивающейся упругой деформации отвечает модуль

сдвига ?г = Все это приведет к тому, что кривая на рис. X, 8 будет асимптотически приближаться к некоторой прямой, -соответствующей течению системы. Если через некоторое время в момент Тэ деформирующее усилие будет устранено, упругая деформация Ei исчезнет со скоростью звука. Далее постепенно исчезнет деформ

страница 117
< 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
стул viola
смесительный узел влд 300а-62-4,0
трансформируемые основания эргомоушен купить
fissler мельницы

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
(24.05.2017)