Ориентация в потоке электрическом поле

Определим сначала диффузионный поток /о(0) в единице телесного угла., предполагая, что сила взаимодействия капель является чисто радиальной. Затем проинтегрируем полученное выражение по поверхности сферы радиуса коагуляции Н = + N2, учитывая зависимость силы взаимодействия от угла ориентации пары относительно электрического поля 0. Определенный таким образом поток можно рассматривать как первое приближение в оценке суммарного диффузионного потока / капель радиусом Т 2 на каплю радиусом Е,. Проведя указанные действия, найдем [c.365]

Возможен другой способ оценки диффузионного потока У, основанный на естественном предположении, что за время сближения двух капель ориентация пары относительно электрического поля многократно изменяется. Это приведет к размытию профиля концентрации Из, и определить его можно путем усреднения по углу 0. Подставим в (13.82) выражения (13.126) и (13.124) для силы, действующей на каплю 2, усредненной по поверхности сферы [c.365]

Используя (2.1) и (25.21), получаем уравнение для функции распределения ориентации осей симметрии осесимметричных эллипсоидов, движущихся в потоке и в электрическом поле [c.78]

Для измерения вязкости являющихся жидкостями нематиков пригодны все методы, применяемые при работе с обычными жидкостями и перечисленные, например, в [28]. Вследствие простоты наибольщее распространение получили методы, связанные с измерением времени протекания НЖК по капилляру при заданной скорости сдвига. Оказалось, что из-за анизотропии измеряемая величина вязкости чувствительна к большому количеству параметров, не всегда принимаемых во внимание в обычной вискозиметрии. Это — скорость сдвига, ориентация молекул на стенках капилляра, внешнее магнитное или электрическое поле, изменение которых приводит к изменению эффективной вязкости вследствие изменения ориентации молекул в потоке. Поток может стать неоднородным даже при очень малых скоростях сдвига при определенном соотношении коэффициентов Лесли. В то же время анизотропия свойств НЖК приводит к возможности использования иных методов регистрации вязкости, например, различных оптических и емкостных. Вязкость является комплексной частью модуля сдвига, поэтому для ее измерения могут применяться ультразвуковые методы. Наличие анизотропии распространения и поглощения ультразвука приводит к отличию значений вязкости, измеряемых ультразвуковым и капиллярным методами. К ультразвуковому методу примыкает определение коэффициентов вязкости НЖК при измерении спектра неупругого рассеяния света на приповерхностных волнах. [c.18]

При пропускании загущенного масла, содержащего полимер с большим числом полярных групп, через вискозиметры, помещенные в электрическое поле, отмечен электровязкостный эффект (ЭВЭ) при повышении скорости сдвига вязкость увеличивается. Вероятно, это происходит вследствие ориентации молекул присадки перпендикулярно потоку масла под влиянием [c.39]

В литературе имеются сведения о поляризационных спектрах полимеров в растворе. Ориентация полимерных молекул в растворе может быть достигнута либо в потоке [111—1131, либо, если молекулы характеризуются постоянным электрическим моментом, наложением сильного электрического поля [114]. Поляризационный спектр поли-у-бензил-Ь-глутамата в растворе [c.83]

Другие методы основаны на изучении вращательного движения. Вращательное броуновское движение в отсутствие внешних полей можно исследовать методом поляризованной флуоресценции. Спектры ЯМР и ЭПР также, как правило, содержат информацию о вращательном движении. В данном случае внешнее магнитное поле не оказывает значительного влияния на движение молекул. При ориентации в потоке или электрическом поле нормальное изотропное распределение макромолекул в растворе может изменяться. Вращательное движение, восстанавливающее исходную ориентацию, исследуется с помощью различных методов, в том числе двойного лучепреломления и дихроизма. Вязкость является характеристикой суммарных свойств раствора. Она в значительной степени определяется как вращательным, так и поступательным движением больших молекул растворенного вещества. [c.187]

Выражение для У(в) можно применять для оценки различных свойств. Рассмотрим, например, линейный дихроизм в растворе при условии, что экстинкция молекулы характеризуется единственным коэффициентом , отвечающим случаю, когда световой вектор параллелен вектору постоянного дипольного момента. Можно измерить коэффициент экстинкции в свете, поляризованном параллельно Е или перпендикулярно (ЕЛ направлению внешнего электрического поля. Разница в экстинкции составляет (е — )(рис. 12.3). Для какой-либо конкретной молекулы = е со5 и = 8Ш со5 < > вывод аналогичных выражений мы уже приводили, когда рассматривали дихроизм в потоке. Разницу в значениях экстинкции ( - необходимо усреднить по ориентациям всех молекул, ис- [c.289]

После выключения электрического поля распределение осей макромолекул по ориентациям из анизотропного вновь становится изотропным. В том довольно распространенном случае, когда ось постоянного диполя совпадает с продольной осью вытянутого эллипсоида, кинетика перехода описывается тем же уравнением (12.42), что и для двойного лучепреломления или дихроизма в потоке. Это объясняется тем, что симметрия анизотропного распределения, установившегося к моменту выключения поля, в этих различных случаях одна и та же. В более общем случае, когда ц не параллелен продольной оси молекулы, может наблюдаться кинетика перехода, описываемая одним или двумя экспоненциальными членами, которые с разным весом учитывают оба вращательных времени релаксации Тд и T/J. Можно также описать кинетику установления преимущественной ориентации для некоторых предельных случаев, следующую за мгновенным включением поля. Для этого нужно решить уравнение (12.37), введя в него предварительно напряженность внешнего электрического поля. Если ц молекулы параллелей ее продольной оси, то кинетика нарастания двойного лучепреломления описывается выражением вида [c.291]

Простейший случай структурообразования — ориентация частиц, например, имеющих постоянный электрический или магнитный диполь, при действии на дисперсную систему электрического или магнитного поля. При этом частицы теряют возможность свободно вращаться в потоке, что ведет к увеличению коэффициента а до 4 и повышению вязкости до [c.157]

Таким образом, электромагнитную силу можно использовать для управления потоком среды. Очевидно, что соответствующей ориентацией электрического и магнитного полей электромагнитную силу можно направить так, что она будет либо ускорять поток, либо препятствовать его движению. [c.695]

Ниже рассмотрено это явление, возникающее при ориентации частиц в дисперсных системах. Причиной ориентации может быть действие электрического, магнитного или акустического полей, а также течение дисперсных систем. В исследованиях дисперсных систем наиболее широко используется явление двойного лучепреломления в потоке (эффект Максвелла). Это явление наблюдается также в жидкостях и растворах, содержащих анизометрические или способные дефор.мироваться молекулы. [c.311]

Можно видеть, что после установления равновесия дихроизм в электрическом поле не несет в явном виде никакой полезной информации о форме молекулы. В этом смысле здесь ситуация подобна той, которая имеет место в случае равновесного центрифугирования, где теряется вся информация такого рода. Однако некоторые сведения о размерах и форме молекулы можно извлечь из величины дипольного момента. В случае, описываемом формулой (12.47), м можно определить, измерив <е — е >, при условии, что известен е. В реальном случае врад ли удастся определить таким образом, поскольку погло-шение света в молекуле может происходить и по другим направлениям, не параллельным ц, так что формула (12.47) приобретает более сложный вид. При использовании двойного лучепреломления возникают аналогичные трудности. Между случаями ориентации в потоке и ориентации в электрическом поле имеется одно принципиальное различие. Ориентация в потоке происходит под действием гидродинамических сил, так что в стационарном режиме степень ориентации зависит от гидродинамических свойств молекулы. Ориентирующие силы в электрическом поле не имеют прямого отнощения к гидродинамике, поэтому при равновесии теряется информация о размерах и форме молекулы. [c.291]

Электрическая ориентация. Мы уже говорили о том, что ориентация коллоидных частиц в электрическом и магнитном полях имеет то существенное преимущество перед ориентацией в потоке, что ориентирующее воздействие поля может быть наложено и прекращено практически мгновенно. Таким образом, имеется возможность изучать не только стационарные состояния ориентации, но и переходные состояния, прежде всего спонтанную разориентацию частиц под действием броуновского движения. При данной форме частиц броуновское движение однозначно связано с их размерами, которые и могут быть определены рассматриваемым методом. Так, Бенуа (1950 г.), изучая релаксацию при разориентации вируса табачной мозаики (ориентированного под действием электрического поля), вычислил длину вируса, которая оказалась близкой к величине, полученной из данных электронной микроскопии. Основной недостаток этого метода состоит в том, что его применимость ограничена частицами, обладающими специфической чувствительностью по отношению к электрическому или магнитному полю, а это свойство, к сожалению, не является универсальным. Приблизительные расчеты Стоилова для эллипсоида вращения показали, что диамагнитные частицы очень мало чувствительны к действию [c.32]

Более важными являются те особенности систем с минимально возможным значением фрактальности, которые могут быть основанием для ревизии самой целесообразности применения фрактального метода в описании состояния дисперсной системы. Следует учесть, что объем, занимаемый фрактальной флокулой, приравнивается к объему описанной вокруг нее сферы. Применительно к простым линейным цепочкам такой подход может быть оправдан, если их ориентация случайна и непостоянна. Тогда действительно они в своем движении, например при вращательной диффузии, очерчивают вокруг себя сферическую полость, которую они якобы всю и всегда занимают. В то же время реально существуют дисперсные системы, в которых ориентация линейных цепей параллельна и неизменна. Это, в частности, линейная цепочечная структура, возникающая при действии магнитного или электрического поля на соответствующие дисперсные системы. В концентрированном коллоидном растворе ферромагнетика расстояния между соседними параллельными цепями могут быть намного меньше их длины. Поэтому нельзя считать, что каждая цепь занимает такой же объем, как сфера с диаметром, равным длине цепи. Главное же обстоятельство состоит в том, что геометрия линейных цепочек настолько проста и предсказуема, что отпадает всякая необходимость рассматривать их как фрактальные объекты. В историческом плане это также оправдано, поскольку основополагающие идеи теоретической реологии, связанные с введением в практику уравнений структурного состояния в потоке, были выдвинуты и развиты [6] на примере цепочечной модели коагуляционных структур задолго до того, как были осознаны и стали применяться возможности фрактальной геометрии в описании коллоидов. В силу геометрической на1 лядности цепочечная модель позволяет со всей необходимой полнотой понять механизм важнейших реологических эффектов структурирования, поэтому ниже она будет рассмотрена отдельно и детально. Примечательно, что, оставаясь альтернативой фрактальной модели, цепочечная модель дает практически те же результаты, что и фрактальная. Поэтому она может одновременно считаться и частным случаем фрактальной модели. Примечательно, что, оставаясь альтернативой фрактальной модели, цепочечная модель дает результаты, которые в некоторых аспектах сходны с [c.712]

В полимерных растворах двойное лучепреломление возникает в том случае, если под действием внешних сил происходит ориентация молекул. Ориентация может возникнуть в текущем полимере (двойное лучепреломление в потоке) под действием электрических полей (эффект Керра) или ма1 нитных полей (эффект Коттон — Мутона). Жанешитц-Кригл и Уолес [20] получили безразмерные группы величин для обработки данных по двойному лучепреломлению в потоке. [c.204]

Информацию о форме несферическпх макромолекул можно получить, исследуя их двойное лучепреломление в условиях гидродинамического ориентирования, которое имеет место в потоке жидкости. Кристаллическое вещество, которому свойственно двойное лучепреломление, имеет по существу не один, а два показателя преломления, соответствующие различным осям кристалла это обстоятельство приводит к ряду оптических явлений, которые можно наблюдать с помощью светового поляризационного микроскопа. Даже макромолекулярные кристаллы , например гранулы крахмала, дают в поле поляризационного микроскопа характерное изображение (темные кресты и другие картинки). Двойное лучепреломление возникает вследствие анизотропии расположения молекул, благодаря чему свет распространяется вдоль одной из осей кристалла со скоростью, отличной от скорости распространения вдоль другой оси. Когда анизотропные вещества находятся в растворе, а не в кристалле, то при исследовании с помощью поляризационного микроскопа двойного лучепреломления не обнаруживают, что обусловлено беспорядочным расположением молекул. Если каким-то образом заставить молекулы принять определенную взаимную ориентацию, то можно было бы наблюдать двойное лучепреломление. Ориентирование молекул осуществляют двумя методами либо приложением электрического поля, либо гидродинамическим способом. Первый метод называют электрическим двойным лучепреломлением, второй — двойным лучепреломлением в потоке. Ориентирование молекул вдоль направления струи (вдоль линии потока) показано на рис. 7.21. [c.426]

Жидкие кристаллы обладают анизотропией электропроводности. При включении магнитного поля в направлении, параллельном электрическому току, протекающему через жидкокристаллический п-азоксианизол, его проводимость увеличивается. Значит, вещество обладает анизотропией электропроводности, и ее значение максимально вдоль длинных осей молекул. В случае переменного тока частотой 50 гц включение магнитного поля (1000 гаусс) перпендикулярно обкладкам конденсатора, к которым приложено электрическое поле 50 в/см, вызывает увеличение проводимости на 157о через 30 сек. после включения поля. Такое же магнитное поле, но при напряжении электрического поля 100 в/см, повышает проводимость всего лишь на 10%, но уже через 4 сек. Следовательно, при сильном токе увеличение проводимости, а следовательно, и ориентации молекул, меньше, чем при слабом. Это объясняется тем, что при сильном токе в жидком кристалле имеются большие потоки вещества, которые дезориентируют частицы. Силы взаимного сцепления между частицами при этом уменьшаются, что приводит к более быстрой, но менее совершенной ориентации молекул, чем в случае слабого тока. Здесь следует отметить, что изучение жидкокристаллического состояния в электрическом и магнитном поле весьма перспективно в смысле использования кристаллов в электро- и магнито-оптических устройствах. [c.103]

Михайлов, Цветкови другие авторы измеряли вязкость жидкого кристалла в магнитном и электрическом поле. Как оказалось, при наложении магнитного поля в направлении, перпендикулярном капилляру, в котором течет нематический жидкий кристалл (п-азоксна-низол), время истечения увеличивается. При наложении продольного магнитного поля время истечения уменьшается. Это указывает на то, что имеется анизотропия вязкости жидкого кристалла, а именно коэффициент вязкости меньше в направлении длинных осей молекул. Обнаружить анизотропию вязкости возможно лишь при малой скорости истечения жидкого кристалла. В противном случае ориентирующее действие магнитного поля не сказывается, так как начинает превалировать ориентация в потоке жидкого кристалла. [c.106]

Для получения информации о внутримолекулярной ориентациинеобходимо использовать ориентированные образцы, где поглощение зависит от д - Ед. Такие образцы можно приготовить несколькими способами. Как макромолекулы, так и небольшие молекулы можно изучать в кристаллах или волокнах. Длинные асимметричные молекулы удается ориентировать в потоке или при помощи электрического поля (гл.12). Молекулы могут быть ориентированы также при нанесении на подложку вязкого раствора с помощью кисточки. Все эти способы, за исключением кристаллизации, не дают полной ориентации молекул. [c.27]

Изучение вращения макромолекул позволяет получить параметры, связанные с и т , но, к сожалению, ни один из перечисляемых ниже методов ЯМР, дихроизм в электрическом поле, двойное лучепреломление в потоке, диэлектрическая релаксация и поляризация флуоресценции — не позволяет определить и т , прямым способом. В некоторых случаях и т определяются одновременно с некоторыми другими величинами, о которых нет количественных данных. Определение т ит/,с помощью метода, основанного на поляризации флуоресценции, представляет огромные трудности. Затухание анизотропии определяется не только величинами и этот процесс определяется рядом экспонент, в коэффициенты которых помимо прочих факторов вносит вклад ориентация флуоресцентных зондов относительно главных осей эллипсоида (гл. 8). Другие методы, такие, как метод статистической политизации флуоресценции или неньютоновской вязкости, позволяют определить только среднюю гармоническую величину Тд и т ,. Для вытянутого эллипсоида гкдр ], и соответствующее среднее значение вращательного коэф- [c.200]

Для ориентирования молекул в растворе вместо потока можно использовать сильное электрическое поле (рис. 12.12). Электрическое поле обычно подают в виде прямоугольных импульсов. Импульс должен иметь малую длительность, чтобы нагрев раствора и массовый перенос молекул растворенного вещества вследствие электрофореза в этом поле были минимальными. Чтобы не происходило чрезмерного нагревания, раствор должен иметь низкую ионную силу. Измерения двойного лучепреломления и дихроизма в электрическом поле — это просто оптические измерения преимущественной ориентащш, появляющейся под действием электрического поля. Как и в случае ориентации в потоке, анализ движений молекул при наличии ориентирующей силы представляет собой сложную задачу. Поэтому принято измерять степень ориентации в установившемся режиме или скорость исчезновения ориентации после отключения электрического поля. [c.289]

Во внешнем поле, например при течении коллоидного раствора вдоль твердой поверхности, наличие градиента скорости, направленного нормально к потоку, вызывает ориентацию анизометрич-ных частиц. Палочкообразные частицы ориентируются осями, пластинчатые — плоскостями вдоль потока соответственно и различные направления оптических осей частиц становятся неравноценными. Теория показывает, что наибольшее рассеяние плоскопо-ляризованного света происходит тогда, когда электрический вектор направлен вдоль оси палочкообразной или вдоль плоскости пластинчатой частицы. С этим связано явление мерцания частиц, например при ориентации пластинчатых частиц РЬЬ, вызываемой круговыми движениями стеклянной палочки в пробирке. [c.44]

Сказанное означает, что перевод в состояние течения идеально ориентированного нематического слоя неизбежно приведет к нарущению ориентации. Однако если деформируется препарат с локально ориентированными областями, но без согласованной ориентации оптических осей областей друг относительно друга, то течение способствует возникновению предпочтительной ориентации (вдоль направления потока). Если же воздействовать на этот препарат электрическим или магнитным полем, то кроме переориентации молекул с сохранением исходного положения между центрами тяжести отдельных молекул возможно и трансляционное смещение с изменением этого взаимоположения, т. е. течение. [c.181]