Реологічні властивості поліметисилоксану-100
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
і не можуть забезпечити не лише їх правильного, але і взагалі якогось компактного розміщення.
1.5.3 Механізм течії вязкої рідини і його звязок з максвеллівською теорією релаксаційної пружності
Уявимо, що течія відбувається у напрямі осі (зліва направо) і що середня (макроскопічна) швидкість її зростає у напрямі осі (знизу вгору). Розглянемо шар рідини товщиною (де - середня відстань між сусідніми частинками), розміщений між площинами і . Коли нижній шар рухається як ціле з деякою середньою швидкістю , то розглядуваний шар рухається відносно нього з середньою швидкістю
Цей рух можна вважати зумовленим силою, що діє на розглядуваний шар зліва направо з боку наступного шару (що розміщений над ним і намагається потягнути його за собою). Позначимо цю силу, віднесену до одиниці площі, через (дотична напруга). У такому випадку на кожну частинку розглядуваного шару припадає сила (оскільки площа, яку займає кожна частинка, дорівнює ). У той час як положення рівноваги усіх цих частинок переміщуються у середньому зі швидкістю (так само, як і у частинок попереднього шару), кожна з них коливається навколо свого тимчасового положення рівноваги, змінюючи його через час, рівний у середньому , на одне із сусідніх положень, що знаходиться спереду, ззаду, зліва, вгорі чи внизу. Останні два переміщення ми будемо ігнорувати, бо вони не впливають на середній рух розглядуваного шару відносно попереднього. Цей рух, що відбувається у середньому зі швидкістю , складається насправді із ряду дискретних стрибків, здійснюваних окремими частинками у різні моменти при переході із вихідних положень рівноваги у сусідні на відстань переважно вправо, тобто у напрямі діючої на них сили. При цьому, згідно з означенням рухливості , ми маємо
Припускаючи тут
ми приходимо до звичайного співвідношення між градієнтом швидкості і дотичною силою на одиницю площі
у якій роль коефіцієнта вязкості відіграє обернене значення добутку . Ми отримуємо, таким чином, наступний вираз для коефіцієнта вязкості
У результаті після заміни рухливості її виразом через коефіцієнт дифузії для коефіцієнта вязкості отримуємо
поліметисилоксан реологічний густина вязкість
Приведений вище аналіз молекулярно-кінетичного механізму, що лежить в основі течії рідин, дозволяє підійти до питання про визначення коефіцієнта вязкості іншим шляхом, поміченим ще Максвеллом і заснованим на комбінації вязкої течії із пружною деформацією зсуву, зумовленою тією ж самою дотичною напругою.
Коли б частинки рідини не могли чи, точніше, не встигали, внаслідок надто швидкої зміни напряму діючої сили, перестрибувати з одних положень у інші, що лежать переважно у цьому напрямі, то дія дотичної напруги зводилася б до пружної деформації зсуву, зумовленої незначним зміщенням положень рівноваги частинок у кожному шарі рідини відносно сусідніх шарів, так само, як і у звичайному твердому тілі, тобто згідно з рівнянням
де - зміщення вправо шару, розміщеного на висоті , а - модуль зсуву. Диференціюючи це рівняння по часу і припускаючи , можна переписати його у вигляді
З іншого боку, при незмінному напрямі сили протягом часу, достатньо великого у порівнянні із часом осілого життя частинок , рідина, крім цієї пружної деформації, повинна відчувати вязку течію зі швидкістю , що визначається рівнянням
Повна швидкість зміщення шарів рідини дорівнює, очевидно, сумі і . Ми отримуємо, таким чином, наступне рівняння для результуючого руху твердо-текучого тіла:
До цього рівняння і зводиться зміст максвеллівської релаксаційної теорії пружності. Назва її випливає із тієї обставини, що пружна (точніше, пружно-вязка) напруга при раптовій зупинці руху не зберігає того значення , яке відповідає миттєвій величині пружної деформації, як у звичайній теорії пружності, і не перетворюється відразу в нуль, як цього вимагає звичайна (макроскопічна) теорія вязкості, але поступово падає до нуля від вихідного значення в момент .
РОЗДІЛ ІІ. МЕТОДИКА ВИМІРЮВАННЯ ВЯЗКОСТІ ТА ГУСТИНИ РІДИНИ
2.1 Капілярний метод вимірювання вязкості
Капілярні віскозиметри поділяють на три категорії:
)Прилади для визначення абсолютної вязкості безпосередньо з розмірів приладу і даних спостереження;
)Прилади для визначення відносної вязкості шляхом порівняння зі стандартною рідиною.
Також методи вимірювання вязкості можна розділити на такі дві групи: що дають результат вимірювання в умовних одиницях (порівняльні дослідження) та абсолютні, що дають результат в одиницях довжини, маси і часу (трьох основних одиницях).
Абсолютні методи базуються на розвязку задач гідромеханіки про рух рідини. Обмеженої твердими стінками (найбільш розповсюджені капілярні віскозиметри) та на теорії нестійкого руху рідини (вимірювання параметрів коливальних процесів).
Вязкість рідин можна визначити дослідним шляхом методом Оствальда. Теорія руху рідини по капілярній трубці у разі повного змочування дає наступну формулу для обєму рідини, що витікає, за час при довжині трубки , радіусі її перетину і тиску , під яким знаходиться рідина
де - вязкість рідини.
Це співвідношення відоме під назвою закону Пуазейля.
Прилад (рис. 2.1) являє собою скляну трубку у формі літери