Лекция 13 - Вязкостные свойства золей и растворов ВМС

ЛЕКЦИЯ № 13
ВЯЗКОСТНЫЕ СВОЙСТВА ЗОЛЕЙ И РАСТВОРОВ ВМС
Ньютоновские жидкости.
Закон Ньютона:
dU
S, где η - динамическая
dx
вязкость (Н . сек / м2 = кг / м .сек
= Па / сек) 1 Па / сек = 10 пуаз (П),
F - сила (Н), U - скорость течения
жидкости (м/сек), S - площадь
соприкосновения между слоями
жидкости (м2)
F= η
F
x
Закон Пуазейля:
V=
π . r4
8η l
pτ, где V - объем жидкости, протекающей через
трубку, r - радиус трубки, η - динамическая вязкость,
l - длина трубки, p - давление жидкости на входе
в трубку, τ - время.
Теория вязкости разбавленных агрегативно устойчивых золей
(Эйнштейн)
Постулаты Эйнштейна:
η = ηо (1 + αφ),
Относительная вязкость:
Удельная вязкость:
η
η отн = η = 1 + α ϕ
о
η − ηо
η уд =
η о = η отн - 1 = α ϕ
1
Вязкость разбавленных растворов ВМС (Штаудингер)
Постулаты Штаудингера:
ηуд = КМс
Приведенная вязкость
η уд
= КМ
с
ηуд
= KM
[η]
=
lim
Характеристическая вязкость:
с
c
0
(определение молекулярной массы полимеров)
Обобщенное уравнение Штаудингера (определение формы
макромолекул)
[η] = КМα ; lg[η] = lgK + αlgM,
Вязкость концентрированных растворов ВМС
2
Неньютоновские жидкости
1 — ньютоновская жидкость;
2 — растворы ВМС со сферическими(а)
и вытянутыми (б) макромолекулами
3 — структурированная система
Структурная вязкость —
η = ηн + ηстр,
Аномалии вязкости (аномальная вязкость) — отклонения от
законов Ньютона и Пуазейля.
Зависимость вязкости растворов белков от рН
Реологические
свойства
Уравнение Бингама.
неньютоновских
жидкостей.
Структурированные системы прояв-ляют вязкие или
упругие свойства в зависимости от напряжения сдвига.
Пример таких систем ––вязкопластическое тело Бингама.
3
Математическая модель вязкопласти-ческого тела —
уравнение Бингама:
.γ
P = Pт – η *
где P — напряжение сдвига; Pт — напряжение,
необходимое для разрушения структуры (предел текучести);
η *— пластическая вязкость;
.γ
— скорость деформации.
По физическому смыслу пластическая вязкость (η *)
отличается от ньютоновской вязкости (η ) .Соотношение
между ньютоновской и пластической вязкостью:
.
P +η *γ P
η=
.γ = γ. +η *
т
т
показывает, что ньютоновская вязкость учитывает все
сопротивление течению, а пластическая вязкость отражает
скорость ее разрушения.
Примеры вязкопластических тел: мази, пасты, кремы.
4
Методы определения вязкости
Вискозиметр Оствальда
5