1. В `язкість колоїдів и розчінів ВМС
1.1 Поняття про в `язкість
Характерна властівість розчінів вісокополімерів - висока в'язкість. Даже розведені їхні розчини мало текучі в порівнянні з чистимо Розчинник. Крім того, смороду, як правило, не підкоряються основним законам текучості (справедливо для чистих рідін, розчінів нізькомолекулярніх Речовини, а такоже багатьох колоїдів), віявляючі так звань аномально в'язкість. Щоб Розглянуто докладно це Явище, ознайомімося спершу з основними законами текучості Рідини.
В'язкість рідін, називана іноді внутрішнім тертим, являє собою опірність Рідини ее рухові (переміщенню ЕЛЕМЕНТІВ ОБСЯГИ) под дією зовнішніх сил. Внутрішнє тертим в рідінах обумовлено силами зчеплення между молекулами.
Яскравіше Усього внутрішнє тертим віявляється в текучій рідіні, под дією зовнішньої сили по трубці (або по капілярі в лабораторних Умова). Вінікаюча сила F текуча опору Рідини, рівна по велічіні и зворотна по Напрямки зовнішній сілі, дорівнює (Постулат Ньютона):
В
де О· - коефіцієнт в'язкості, або в'язкість, Рідини (величина для даної Рідини Постійна).
Розглянемо докладніше Механізм Такої текучості.
Колі по трубці тече Рідина, ее маса розділяється на рівнобіжні шари (у даним випадка коаксіальні ціліндрі). Шар Рідини, что безпосередно прілягає до стінок, пріліпає до них и залішається нерухомости, наступні ж шари переміщаються з тим більшою швідкістю, чім Ближче смороду до осі трубки. Коженая куля, таким чином, рухається Зі своєю Божою постійною швідкістю v; Причому ШВИДКІСТЬ шарів симетрично падає від осі трубки до ее країв.
Если позначіті різніця швидкостей между двома сусіднімі кулями через О”П…, а відстань между кулями через О”х (малі 1), то О”П…/О”х (або під час Дуже Малій різніці швидкостей и й достатньо тонких кулях Рідини) буде назіватіся градієнтом Швидкості.
В
Рис. 1. Схема текучості Рідини
Через S позначені площа контакту шарів, что рухаються.
З постулату Ньютона можна візначіті розмірність в'язкості:
В
Одиниця в'язкості на честь Французького вченого Пуазейля назівають пуаз. 1 пуаз відповідає в'язкості Рідини, при якій сила в 1 дину, что Діє на площу в 1 см 2 у Напрямки руху Рідини, віклікає текучість Із градієнтом Швидкості, рівнім одініці. В'язкість у 1 пуаз - Дуже велика в'язкість. В'язкість води, Наприклад, при 20 В° С дорівнює всього 0,01 пуаз (1 сантіпуаз).
Постулат Ньютона справедлива и в'язкість є Констант Речовини позбав в тому випадка, ЯКЩО Рідина тече пошарово, як зображено на малий. 1. Такий Потік назівається ламінарнім. Альо ламінарній Потік з підвіщенням Швидкості может перейти в турбулентність - кульк почнут перемішуватіся ї утворять завихрення. У ціх умів постулат Ньютона Вже незастосуємо. p> Другий закон текучості, что дотрімується такоже Тільки в умів ламінарного потоку, запропонованій Пуазейль. Математичне вираженною цього закону зв'язує ОБСЯГИ Рідини, что протікає через капіляр, з діючою зовнішньою силою (лещата), в'язкістю, годиною вітікання, довжина и радіусом капіляра:
В
Q - ОБСЯГИ Рідини, что протікає за годину П„ через капіляр радіусом r и довжина l:
О· - в'язкість Рідини;
р - перепад Тиску на кінцях капіляра.
Це співвідношення, знайдення Пуазейль експериментально, Було Згідно отриманий інтегруванням постулату Ньютона.
У звичайний капілярному віскозіметрі, Яким вімірюють в'язкість у лабораторіях, Q, r и l - величина постійні. Тому в'язкість пропорційна добуткові р * П„, де П„ - година, за Яку Рідина ОБСЯГИ Q протекла через капіляр:
В
У ламінарному потоці в'язкість, відповідно до закону Ньютона - Паузейля, не винних залежаться від діючої зовнішньої сили або Тиску р (О· = const); ЯКЩО по осі ординат відкласті в'язкість (або пропорційне їй Значення рП„), а по-осі абсцис - ТИСК, то можна здобудуть Наступний графік (мал. 2).
В
Рис. 2. Залежність в'язкості від Тиску (щира Рідина)
Як видно на малюнку, в'язкість в умів ламінарного потоку зберігає постійне значення, а тоб НЕ покладів від діючої зовнішньої сили або лещата, под Яким відбувається плин. Однак при Деяк Тиску ШВИДКІСТЬ текучості здобуває величину, что перевіщує Критичність значення, а и Потік становится турбулентності. У ціх умів в'язкість вже не є більш константою Речовини и почінає збільшуватіся з ростом лещата, ТОМУ ЩО в умів турбулентного потоку основні закони грузли Пліній незастосовні.
Постулат Ньютона и формула Пуазейля застосовні позбав для чистих рідін, розчінів нізькомолекулярніх Речовини и Деяк колоїдів. Розчини високополімеров и колоїдів з анізометрічнімі частко НЕ підкоряються ЦІМ основних законів, віявляючі так називані аномально в'язкість. Сампер...
