Реологічні властивості поліметисилоксану-100
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
? може ввійти рухома молекула. На утворення цієї дірки витрачається певна енергія. Згідно з положенням Г. Ейрінга, що процес утворення дірок є еквівалентним процесові випаровування, ця енергія дорівнює енергії випаровування рідини, тобто
Але експериментальні результати приводять до співвідношення
де у випадку сферичних і у випадку полярних, або витягнутих молекул.
Для коефіцієнта вязкості Г. Ейрінг одержав вираз
де - молекулярна маса; - обєм; - універсальна газова стала.
Вязкість рідин під великими тисками залежить від тиску, а при малих майже не залежить. Цей факт пояснюється тим, що під великими тисками змінюється певною мірою характер теплового руху молекул рідини. Молекулам важче змінювати положення рівноваги. Сусідні молекули чинять більший опір тій молекулі, яка хоче перейти в нове положення рівноваги, тобто вязкість рідини зростає.
Вязкість залежить також від складу рідини. Дослідами доведено, що вязкість розчинів залежить від концентрації. Але дотепер теорія ще не дала строгого виразу, який би описував концентраційну залежність вязкості рідин. Наближено її описує формула Арреніуса
де - молярна частка однієї з компонент; і - відповідно вязкість складових суміші.
Тепер розроблено багато методів вимірювання вязкості. Вони поділяються на стаціонарні і нестаціонарні. До перших належать капілярний метод, метод падаючої кульки тощо. Нестаціонарні методи базуються на спостереженні крутильних коливань системи, яка повязана з рідиною.
1.5 Огляд деяких модельних теорій вязкості рідин
1.5.1 Теорія О.С. Предводителєва
Розглядаючи вязкість рідин, О.С. Предводителєв виходив з двох форм теплового руху молекул рідини. По-перше, цей рух складається з випадково блукаючих молекул рідини, і, по-друге, молекули коливаються навколо положення рівноваги. Ці коливання О.С. Предводителєв розглядає як суперпозицію пружних хвиль. Для коефіцієнта кінематичної вязкості вчений одержав вираз
де ; - температуропровідність рідини; - коефіцієнт, який визначається характером міжмолекулярних сил; - густина; - стала.
1.5.2 Діркова теорія рідкого стану
Зовнішня цілісність рідкого тіла до деякої міри лише здається такою і насправді воно пронизане великою кількістю поверхонь розриву, які за відсутності розтягуючих зовнішніх зусиль не встигають розвинутися і спонтанно закриваються в одному місці, виникаючи при цьому в інших і утворюючи в тілі у кожний даний момент часу сукупність мікропорожнин, чи кавітацій, у вигляді тріщин, дірок і т.д. Виникнення і зникнення цих мікропорожнин, які у подальшому ми будемо називати просто дірками, здійснюється як результат флуктуацій, повязаних з тепловим рухом. Звичайно у теорії флуктуації густини у твердих і рідких тілах розглядаються лише такі зміни густини, які повязані із загальним збільшенням чи зменшенням відстаней між частинками, тобто які дещо викривляють однорідність тіла у малих обємах, не порушуючи її істотним чином. У будь-якому макроскопічно однорідному тілі поряд із подібними гомофазними флуктуаціями повинні існувати гетерофазні флуктуації, що приводять до утворення зародків нової фази, наприклад твердої чи газоподібної фази у рідкій фазі і т.д. Виникнення у рідині дірок можна розглядати як частинний випадок подібних гетерофазних флуктуацій; при цьому дірки можна було б трактувати як пухирці пари у тому випадку, коли вони б були достатньо великими для того, щоб містити достатньо велику кількість частинок пари. Подібні умови можуть фактично існувати в рідині лише поблизу температури кипіння; у інших випадках порожнини, що у них виникають, занадто малі для того, щоб можна було говорити про заповнення їх парою. За таких умов маленькі дірки, які виникають завдяки флуктуаціям густини, повинні вважатися пустими; флуктуації, що приводять до їх утворення, можна було б назвати кавітаційними флуктуаціями.
Дірки можна вважати більш чи менш великими проміжками між молекулами, які не мають ні певних розмірів, ні форми і можуть спонтанно виникати, розширюватися, стискатися і знову зникати, а також переміщуватися шляхом закриття у одному місці і виникненні в сусідньому.
Подібне уявлення про дірки у рідинах висувалося рядом авторів незалежно один від одного. У найбільш радикальній формі воно було розвинуто у 1935 р. Алтаром [8], що трактував рідину як сукупність дірок, що вільно рухаються, відносно яких молекули грають роль простого обрамлення. Подібні уявлення були розвинуті у 1941 р. Фюртом [8], що розглядав дірки у рідині як маленькі пухирці пари (не помічаючи, що вони для цього занадто малі) і намагався, з доволі сумнівним успіхом, застосувати ці уявлення до пояснення ряду основних властивостей рідин: стисливості, теплового розширення, вязкості і теплопровідності.
Виникнення кавітаційних флуктуацій у рідинах слід розглядати як наслідок малої стійкості чи навіть нестійкості правильного розміщення частинок при надто великих відстанях між ними.
Діркова концепція рідкого стану застосовна, очевидно, лише в області не надто високих температур і тисків. Поблизу критичної точки середня густина рідини стає настільки малою (критичний обєм, як відомо, приблизно у 2,5 рази більший за мінімальний обєм), що поняття дірок взагалі втрачає сенс, подібно до того як воно не має його у випадку газоподібного стану. До того ж сили зчеплення між частинками стають у цій області неістотними