Неустойчивость свободной границы феррожидкости

Вспучивание некоторого участка свободной поверхности феррожидкости является результатом перемещения сюда некоторого количества жидкости с соседнего участка, на котором образуется впадина. Напряженность поля в зоне выступа увеличивается, а в зоне впадины уменьшается. Под действием разности напряженностей жидкость перетекает из области с меньшей напряженностью поля в область большей напряженности, увеличивая, таким образом, случайно возникшую неравномерность толщины слоя, что и означает неустойчивость плоской границы намагниченной жидкости. Этот процесс развивается до тех пор, пока магнитостатическое давление, создаваемое перепадом напряженностей поля под выступом и под впадиной, не будет уравновешено нарастающей разностью гидростатических давлений на выступе и впадине в слое жидкости. В том же направлении, т. е. на подавление неустойчивости, действует и сила поверхностного натяжения а, стремящаяся сгладить всякие неровности поверхности. Количественно она выражается величиной капиллярного давления = аК, где К — кривизна поверхности. Она нарастает при увеличении высоты выступа и глубины впадины. Разность напряженностей также увеличивается с увеличением кривизны поверхности, однако увеличение напряженности имеет предел, равный МП. Он определяется разностью размагничивающих факто- [c.763]

О неустойчивости свободной границы феррожидкости уже упоминалось в связи с проблемами вискозиметрии. Под свободной подразумевается поверхность раздела феррожидкости с другой флюидной фазой — немагнитной жидкостью или газом. Суть свойства, обозначаемого понятием неустойчивость плоской поверхности , с предельной наглядностью демонстрируется видом образца жидкости в поле постоянного магнита (рис. 3.137). В магнитном поле, направленном перпендикулярно свободной поверхности, она сильно искривляется, превращаясь в серию острых, расходящихся шипов [41]. Такое состояние феррожвдкости получило поэтичное название цветок Розенцвейга . Образно говоря, этот цветок живой — его шипы шевелятся при малейших механических воздействиях или вариации магнитного поля. В сильном однородном поле, протяженность которого много больше, чем диаметр сосуда с жидкостью, при малой толщине слоя вместо цветка образуется серия изолированных жидких иголок, вытянутых вдоль поля. Они расположены регулярно в узлах гексагональной решетки. Размер игл и период их расположения тем меньше, чем тоньше слой жидкости и выше напряженность поля. В пределе поверхность тонкого слоя жидкости приобретает вид бархатной ткани, т. е. она состоит из множества отдельных очень мелких иголок, неразличимых невооруженным глазом. [c.762]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология