ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Вязкость и упруго-пластические свойства дисперсных систем из "Курс коллоидной химии" Скорость течения воды, даже через самые тонкие поры в жестких мембранах, прямо пропорциональна давлению для мембран из пористого стекла с порами радиуса 1 нм прямая Я — Р проходит через начало координат, течение БОДЫ описывается законом Пуазейля (XIV. 4). Эта зависимость иногда маскируется деформацией (часто — необратимой) структуры каркаса под давлением, напоминая течение пластичного тела (см. далее), наблюдаемой в глинах, почвах, грунтах и некоторых полимерных матрицах, а также встречным потоком жидкости (электроосмотическим), возникающим вследствие потенциала течения [15, 17]. [c.265] Законы Ньютона и Пуазейля применимы для чистых жидкостей и растворов, в том числе для многих коллоидных систем. [c.265] Экспериментальные данные для некоторых коллоидных растворов подтверждают линейный характер зависимости т] от ф (кривая I, рис. XIV. 3) такие жидкости называются обычными или ньютонов ымижидкостям и. [c.266] В общем случае 1 ьютоновыми называются тела, вязкость которых Г) не зависит от напряжения сдвига, т. е. является постоянны параметром в уравнении (XIV. 2). [c.266] Структурированные коллоидные системы отличаются от обычных тем, что не подчиняются законам Ньютона, Пуазейля и Эйнштейна. Для них значение Т1 обычно возрастает с ростом ф значительно сильнее (кривая I, рис. XIV. 3), чем это следует из (XIV. 5). [c.266] вязкость которых непостоянна и является функцией напряжения сдвига в уравнении Ньютона, называются неньютоновыми . Для них характерны кривые типа И (рис. XIV. 3). [c.266] При малых Р наблюдается медленное течение с линейной зависимостью Q от Я и очень малым наклоном, соответствующим весьма высоким значениям т) (XIV. 4). Анализ этого участка показал, что время перемещения частицы от одного контакта к другому превышает время установления контакта. Связи успевают обратимо восстанавливаться и течение, таким образом, происходит при совершенно неразрушенной структуре. Это явление называется ползучестью. [c.266] Величина (находимая путем экстраполяции прямой ВС на ось т) называется предельным динамическим напряжением сдвига и характеризует сдвиговую прочность структуры. [c.267] Постоянная г носит название пластической вязкости она учитывает (через ц -dy/dt = х — ха) ту часть сопротивления деформации, которая пропорциональна скорости сдвига. Другая часть сопротивления, не зависящая от dyjdt, учитывается величиной сдвиговой прочности Xd. Напряжение как бы разбивается на две составляющие необходимое для разрушения структуры (тй) и осуществляющее течение (т — Xd) однако фактически, оба процесса сосуществуют во времени. Определение ха посредством экстраполяции отрезка ВС на ось абсцисс количественно характеризует прочность структуры. [c.267] Следует отметить, что кривые течения могут иметь иной вид так, для концентрированных систем, содержащих 30 % дисперсионной фазы в виде мелких частиц, наблюдается иногда не умень шение, а возрастание вязкости с ростом Р. Это явление, открытое Рейнольдсом (1885 г.) получило название дилатансии. [c.268] Предполагается, что в этих, относительно устойчивых системах частицы собраны в плотные, небольшие агрегаты, разделенные прослойками воды, в которой они перемещаются сравнительно свободно. С ростом Т агрегаты разрушаются и частицы образуют прочную пространственную сплошную сетку, хотя и менее плотную, чем начальная структура, но ограничивающую движение частиц увеличение объема приводит к всасыванию влаги в дилатантную область извне. Наглядным примером этого явления может служить высыхание берегового песка вокруг свежего следа ноги. Явление дилатансии весьма нежелательно во многих технологических процессах, поскольку требует повышения расхода энергии на перемешивание, нарушает работу коллоидных мельниц и др., борьба с ним возможна посредством повышения устойчивости системы, Дилатансия свойственна также некоторым растворам полимеров. [c.268] Исследование кривых течения показывает, что основой тех или иных реологических свойств и связанных с ними параметров системы является межчастичное взаимодействие и устойчивость дисперсных систем, ими обусловленная [23]. [c.268] Исследовать системы с малой текучестью методом капиллярной вискозиметрии нельзя. Для измерения деформации сдвига в таких системах помещают вертикальную пластинку, соединенную с динамометром (метод Вейлера — Ребиндера) [2, с. 262]. При опускании столика, иа котором находится система, наблюдают (при помощи горизонтального микроскопа) движение какой-либо точки пластинки, по которому находят относительную деформацию сдвига у. [c.269] Характерные черты изменений деформации по времени обнаруживаются при рассмотрении простейших моделей, состоящих из комбинаций упругих (пружины) и вязких (поршни) элементов. Эта аналогия отнюдь не формальна, поскольку в реальных телах упругие элементы (накапливающие энергию) представлены сетчатой структурой геля (или студня) или макромолекулярной цепью, а вязкие (рассеивающие энергию)—относительным смещением элементов структур или цепей. [c.269] Рассмотрим модель — тело Шведова — Максвелла, представляющую собой последовательное соединение пружины и поршня с отверстиями, помещенного в вязкую жидкость (рис. XIV. 5,а). [c.269] После снятия напряжения (т = 0) происходит лишь частичное возвращение системы к исходному состоянию, а именно — на величину обратимой деформации. [c.269] Величина tr, согласно (XIV. 8), представляет собой то время, в течение которого начальное напряжение в системе (то) уменьшается в е раз. Чем больше ir, тем медленнее ослабевает (рассасывается) напряжение в системе. Величина tr, называемая временем релаксации системы, является (см. дальше), одним из важнейших параметров физико-химической механики. [c.270] Из (XIV. 11) следует, что при t tr, т- 0, т. е. для сохранения деформации не требуется силы и деформация оказывается необратимой, что является признаком жидкости. Поэтому тело Максвелла следует считать упруговязкой жидкостью. [c.270] Рассмотрим вторую модель — тело Кельвина — параллельное соединение упругого и вязкого элемента (рис. XIV. 6, а). В этой модели нижний конец пружины закреплен неподвижно. Примером тела Кельвина является набухшая в масле резина. [c.270] Кинетика деформации реального упругопластического тела при постоянном напряжении. [c.271] Вернуться к основной статье