Коллоидная химия
Физический смысл коэффициента вязкости
жүктеу/скачать 1,83 Mb.
|
Лекция коллоид рус
| Физический смысл коэффициента вязкости – вязкость равна силе трения между слоями жидкости при площади соприкасающихся слоев жидкости равной 1 м2 и градиенте скорости, равном 1.
Чем больше вязкость тела, тем «неохотнее», т.е. с меньшей скоростью оно течет под действием одного и того же напряжения. В системе СИ значения выражают в Пас. Для газов вязкость изменяется в пределах: 1 - 100 мкПас, для воды при 200С = 1мПас. Часто используют и внесистемную единицу измерения вязкости - пуаз [П] = [г/(смс)], вязкость воды при 200С равна 0,01П или одному сантипуазу (сП), равному 10 Па с. Рассмотрим понятие градиента скорости. Представим жидкость, ламинарно текущую под действием силы тяжести при плоскопараллельном течении через цилиндрический капилляр со скоростью U. Однако не вся жидкость течет с одной скоростью, скорость потока максимальна в центре капилляра, а к стенкам капилляра потоки жидкости текут с меньшей скоростью из-за адгезии к стенкам сосуда. Скорость движения слоя, непосредственно прилегающего к стенке (слой Прандтля), за счет сил адгезии равна нулю, тогда как центральный слой жидкости движется с максимальной скоростью. В озникает градиент скорости в направлении, перпендикулярном направлению движения жидкости (при x 0 градиент равен ). Градиент скорости возникает из-за того, что между слоями жидкости действуют силы внутреннего трения, противодействующие перемещению молекул относительно друг друга (один слой тормозит движение соседних и т.д.). Рис.4.5. Эпюра скоростей текущей в капилляре жидкости Если для каждого слоя изобразить направление и скорость течения вектором и соединить концы, получим эпюру скоростей в капилляре. Если скорость движения обозначить dy/dt , а y и t - независимые переменные, изменим порядок дифференцирования: dU /dx = d2y/ (dt dx)= dγ /dt = - скорость развития деформации. Поэтому для ньютоновских жидкостей справедливо: и (4.4.) Согласно уравнению течения, для ньютоновских жидкостей наблюдается линейная зависимость dU/dx от Р. Таким образом, вязкость ньютоновских жидкостей не зависит от напряжения сдвига, она равна котангенсу угла наклона прямых в указанных координатах (графический смысл коэффициента вязкости). При ламинарном течении на вязкость η ньютоновских жидкостей влияет лишь температура. Зависимость реологических свойств от различных факторов выражают в виде реологических кривых (кривых течения): = f(p) или dU/dx = f(p). Согласно (4.2) для ньютоновских жидкостей наблюдается линейная зависимость dU/dx (рис.4.6). Рис.4.6. Реологические кривые для ньютоновских жидкостей Это означает, что вязкость ньютоновских жидкостей не зависит от напряжения сдвига, и равна котангенсу угла наклона () прямой на рис.4.6; при ламинарном их течении зависит лишь от температуры и природы жидкости. В свою очередь деформация γ ньютоновских жидкостей линейно зависит от времени развития при постоянной нагрузке : γ=(Р/ η) t γ
t
жүктеу/скачать 1,83 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|