Н. Каразина С. В
жүктеу/скачать 1,02 Mb.
|
Физическая и коллоидная химия. Часть II. Коллоидная химия ( PDFDrive )
| Pпред =0 соот-
ношение (11.15) переходит в закон Ньютона. Напряжение P разбивается как бы на две составляющие: напряжение Pпред , необходимое для разру- шения структуры, и напряжение P – Pпред , осуществляющее собственно течение. По физическому смыслу пластическая вязкость отличается от ньюто- новской вязкости . Графически она определяется котангенсом угла наклона прямой, которая выходит из точки P = Pпред . Соотношение между ньютоновской и пластической вязкостью
(P □ □ P □ / (11.16) пред ) / пред показывает, что ньютоновская вязкость учитывает все виды сопротивле- ния течению тела, а пластическая вязкость, являясь частью ньютонов- ской, не учитывает прочности структуры, характеризуемой величиной Pпред , но отражает скорость ее разрушения. Твердообразные дисперсные системы подразделяют на бингамовские и небингамовские. Их поведение описывается общим уравнением
P Pпред k □ n . (11.17) При n =1 уравнению (11.17) следует бингамовское тело, n 1 – пластиче- ское дилатантное тело и n 1 – псевдопластическое твердообразное тело (рис. 11.6). Необходимо отметить, что твердообразные и жидкообразные тела отличаются не только наличи- ем или отсутствием предела текуче- сти, но и определенным поведени- ем при развитии деформации. Для структурированных жидкостей с ростом нагрузки характерен пере- ход к ньютоновскому течению, от- вечающему предельно разрушенной структуре; для твердообразных тел увеличение нагрузки приводит к разрыву сплошности тела и его разрушению. Имеется множество систем, обладающих промежуточ- ными структурно-механическими свойствами. □ Pпред P Рис. 11.6. Типичные кривые тече- ния твердообразных тел: 1 – бингамовское тело; 2 – псевдо- пластическое твердообразное тело; 3
По реологическим свойствам к бингамовским твердообразным систе- мам очень близки пульпы, шламы, буровые растворы, масляные краски, зубные пасты и т.д. Они отличаются небольшим пределом текучести, а при развитии деформации ведут себя как структурированные жидкости. Такие системы часто относят к неньютоновским жидкостям. Для типичных твердообразных тел характерен значительный предел текучести. Хрупкое тело разрушается при нагрузке, меньшей предела те- кучести (предела упругости). В большинстве реальных твердых тел пла- стические деформации развиваются при всех нагрузках, но часто в об- ласти малых нагрузок ими можно пренебречь. В соответствии с этим пре- дел текучести в той или иной степени является условным. Если хрупкое тело подвергнуть всестороннему сжатию при высоких давлениях и пре- дотвратить возможность его разрушения, то при достаточно высоких на- пряжениях оно может проявлять пластичность, то есть необратимо де- формироваться без потери сплошности. Таким образом, деление твердых тел на упругие, пластичные и хруп- кие также до известной степени условно, так как характер деформации зависит от условий, типа напряжений, продолжительности их действия и других факторов. К хрупким твердообразным телам можно отнести неор- ганические материалы типа бетонов, керамики на основе различных ок- сидов и др. Металлы и сплавы обладают пластическими свойствами. Вы- сокоэластическое и вязкотекучее состояния более характерны для орга- нических пластиков. Для нестационарных систем, реологические свойства которых изме- няются со временем, характерны явления тиксотропии и реопексии. Тик- сотропия – специфическое свойство коагуляционных структур. Под коагу- ляционными структурами понимают структуры, которые образуются при коагуляции, соответствующей вторичному минимуму потенциальной кри- вой взаимодействия частиц дисперсной фазы. При образовании коагуля- ционных структур взаимодействие частиц, осуществляемое через про- слойки дисперсионной среды, является, как правило, ван-дер-ваальсо- вым, и поэтому пространственный каркас такой структуры не может отли- чаться высокой прочностью. Механические свойства коагуляционных структур определяются не столько свойствами частиц, образующих струк- туру, сколько характером и особенностями межчастичных связей и про- слоек среды. Разрушение структуры выражается в разрыве контактов ме- жду частицами дисперсной фазы, а ее тиксотропное восстановление – в возобновлении этих контактов вследствие подвижности среды и броунов- ского движения частиц. Восстановление структуры обычно контролирует- ся по увеличению вязкости системы, поэтому явление тиксотропии можно определить как уменьшение вязкости системы во времени при наложении нагрузки и постепенный рост вязкости после снятия нагрузки. Явление тиксотропии соответствует поведению псевдопластических тел, у них вязкость уменьшается с ростом напряжения сдвига. Чем медленнее вос- станавливается структура (вязкость) после снятия нагрузки или чем мед- леннее она разрушается (уменьшается вязкость) при данном напряжении сдвига, тем сильнее выражено явление тиксотропии. Явление тиксотропии проявляется в природе при образовании плы- вунов, оползней. Его необходимо учитывать при перекачке суспензий, которые могут затвердевать при возможной остановке насосов. К явлению, противоположному тиксотропии, относится реопексия. Реопексия – возрастание прочности структуры (вязкости) со временем при действии напряжения сдвига. Например, после тиксотропного раз- жижения гидрозоля восстановление структуры может происходить значи- тельно быстрее, если медленно перемешивать систему. Это явление обычно наблюдается в гидрозолях с частицами палочкообразной формы, поэтому существует мнение, что небольшое увеличение течения способ- ствует параллельной ориентации частиц и соответственно ускорению об- разования структуры. жүктеу/скачать 1,02 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|