Структурная теория вязкости

Представление о механизме воздействия магнитного поля на водно-дисперсные системы [120] в определенной степени можно получить на основе теории, связывающей структурные изменения водно-дисперсных систем с образованием ионов. При магнитной обработке воды под влиянием магнитного поля происходит процессия внешних электронных облаков в молекулах, поэтому последние приобретают индуцированный магнитный момент, перпендикулярный направлению магнитного поля. Вследствие этого энергия водородных связей изменяется, происходит их изгибание и частичный разрыв. Это влечет за собой изменение взаимного расположения молекул, а следовательно, и структуры воды, что обусловливает наблюдаемые изменения ее плотности, поверхностного натяжения, вязкости и ряда других свойств. [c.34]

Взаимное расположение молекул. Самой простой структурой обладают жидкости, состоящие из отдельных атомов (одноатомных молекул), которые в этом случае рассматривают как жесткие сферы. Такая модель хорошо описывает, например, структуру жидкого аргона. Однако даже в применении к самым простым, так называемым нормальным жидкостям эти структурные теории не дают удовлетворительных результатов, поскольку выводы из них не согласуются с экспериментом, если не использовать некоторые эмпирические соотношения [6]. Соотношения, полученные для жидкостей, состоящих из многоатомных несферических молекул, очень сложны, и выводы из них, касающиеся структуры этих жидкостей, носят скорее качественный или же полуколичественный характер. Наиболее важные экспериментальные данные по структуре жидкостей можно получить, изучая рассеяние рентгеновских лучей и нейтронов, измеряя равновесные термодинамические величины (плотность, сжимаемость, тепловые эффекты, давление паров), а также рассматривая неравновесные процессы переноса (вязкость, диффузию, электропроводность). Из экспериментов по дифракции рентгеновских лучей и нейтронов можно, зная положение первого максимума, найти функцию радиального распределения молекул. Эта функция определяет вероятность нахождения какой-либо молекулы вблизи данной молекулы в зависимости от расстояния до нее. Для жидкости, состоящей из сферически симметричных молекул, не имеющих внутренней структуры, можно теоретически вычислить функцию распределения для пары молекул, т. е. найти вероятность нахождения двух молекул на данном расстоянии / друг от друга в зависимости от расстояния Р между ними. Результаты расчетов можно затем сравнить с экспериментальными данными. Знание функции распределения— это тот минимум информации, который необходим для получения картины строения жидкости. [c.18]

Структурные теории вязкости. Представления о том, что понижение эффективной вязкости с увеличением скорости сдвига обусловлено постепенно углубляющимся разрушением структуры полимерной (или вообще любой аномально-вязкой) системы, развивались начиная с первых работ, в которых был описан этот эффект. Более того, один из первых исследователей явления аномалии вязкости — [c.156]

ТЕОРИЯ СТРУКТУРНОЙ вязкости ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ [c.174]

Все известные теории аномалии вязкости в полимерных системах можно условно разделить на следующие большие группы, различающиеся по физическому подходу к обсуждаемому эффекту. Это — теории Г. Эйринга и его последователей, связывающие явление аномалии вязкости с влиянием напряжения или скорости сдвига на высоту потенциального барьера, препятствующего переходу молекулярно-кинетических единиц из одного равновесного положения в другое структурные теории аномалии вязкости, рассматривающие зависимость эффективной вязкости от режима течения как процесс [c.149]

Дальнейшая разработка теории вязкости жидкостей и коллоидов, в частности в тесной связи с другими их свойствами на основе структурных представлений. [c.250]

Теория вязкости жидкостей не дает оснований для расчета коэффициентов вязкости по молекулярным и структурным свойствам. [c.80]

Вся совокупность фактов геологического порядка об условиях залегания нефти в земной коре (ее передвижения из мест первоначального образования и скопления в виде залежей в определенных структурных формах пластов, с чем мы подробно познакомились в предыдущих главах этой книги) не вяжется с представлением о существовании густой, однородной, смолоподобной массы, обладавшей большой вязкостью и большим удельным весом, скопившейся между осадочными породами, поднятой горообразующими процессами со дна бассейна и в таком виде остающейся неизменной до тех пор-, пока ее не оживила эманация газов, поднявшихся с глубин, согласно карбидной теории. [c.333]

Из приведенного соотношения следует, что скорость диффузии обратно пропорциональна размерам диффундирующих частиц, возрастает с повышением температуры и уменьшается с повышением вязкости растворителя или дисперсионной среды. Отсюда следует, что, зная коэффициент диффузии, можно определить размеры диффундирующих частиц. Рассмотренное уравнение может сыграть решающую роль для достижения достоверного уровня оценки размеров структурных образований в нефтяных системах при осуществлении связанных с ними технологических процессов. На современном этапе развития теории регулирования фазовых переходов в нефтяных системах, основанной на знании и регулировании размеров структурных образований, указанное предположение может иметь принципиальное значение. [c.20]

В структурированных системах, в отличие от обычных (нью- тоновых) жидкостей, вязкость не является постоянной величиной, а зависит от напряжения сдвига, уменьшаясь с ростом Р в связи с разрушением структуры. Поэтому для решения ряда задач теории пластичности и характеристики пластических свойств системы вместо эффективной (структурной) вязкости ц(Р) вводится ряд постоянных значений т], отвечающих различным стадиям разрушения структуры (стр. 260). [c.256]

Теория структурной вязкости диснерсных систем [c.175]

В механизме неньютоновского течения Эйринга не предполагается каких-либо изменений в структуре системы при переходе от покоя к течению, поэтому структурные параметры А ш в процессе течения считаются постоянными. В последующем механизм течения Эйринга был положен в основу теории неньютоновского течения многокомпонентных систем, предложенной Ри и Эйрингом [4]. В теории Ри и Эйринга в качестве аргумента, однозначно определяющего вязкость, применяется скорость деформации сдвига 7 в установившемся вязком потоке. Но для однокомпонентных систем вязкость может выразиться однозначно через 7 и через Р в последнем случае получается формула вида (2). [c.175]

Многие исследователи пытались объяснить структурную вязкость дисперсных систем только с позиций механизма Эйринга, т. е. фактически без учета разрушения структуры [4, 8, 22]. По-видимому, с этим обстоятельством связано то, что Ри и Эйринг с сотр. [22] не смогли применить теорию к течению дисперсных систем. Из этого следует, что рассмотрение структурной вязкости дисперсных структур без учета механизма Ребиндера не представляется возможным [c.177]

Рассмотрены механизмы ньютоновского течения и причины возникновения структурной вязкости. Предложена теория ньютоновской вязкости многокомпонентных систем с учетом двух механизмов течения разрушения структуры и изменения анергии активации под влиянием градиента скорости сдвига. Сравнение теории с различными экспериментальными данными подтвердило правильность теоретических выводов. [c.364]

Теория Леонова . Интегральной феноменологической характеристикой систем, проявляющих вязкоупругость, является их релаксационный спектр. Рассматриваемая теория исходит из предположения, что изменения вязкости при деформировании тиксотропных систем, обусловленные обратимыми структурными превращениями в них, отражают изменения релаксационных спектров. [c.159]

ТЕОРИЯ СТРУКТУРНОЙ ВЯЗКОСТИ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ [c.174]

В заключение следует подчеркнуть, что различные подходы к структурной трактовке явления аномалии вязкости полимерных систем не являются противоречивыми или взаимно исключающими. Напротив, скорее они дополняют друг друга и позволяют рассматривать обсуждаемый эффект на разных уровнях. Так, в модели зацеплений не обсуждается вопрос о том, что же собой представляет зацепление , в то время как в физической модели не рассматривается геометрия явления, но под зацеплением понимается совокупность молекулярных взаимодействий. Тиксотропная теория, не претендуя на выяснение того, с каким физическим механизмом связаны наблюдаемые изменения вязкоупругих свойств системы, устанавливает общие связи между эффектом аномалии вязкости и изменениями релаксационных свойств системы. [c.164]

Основной результат, который следует из изложенных выше теорий, состоит в том, что, используя представление о формулировке реологических уравнений состояния в конвективной системе координат и учитывая тем самым необходимость согласования систем отсчета нри записи этих уравнений, удается предсказать на основе геометрических соображений существование эффекта аномалии вязкости. Однако при этом не достигается количественное соответствие теоретических формул (во всяком случае простейших из них) с экспериментом. С формальной точки зрения уточнение теории требует введения новых, более сложных способов записи реологических уравнений состояния. Это означает, что явление аномалии вязкости не сводится к чисто геометрическим представлениям процессов вращения и переноса элементов среды в пространстве. Можно предполагать, что введение сложных дифференциальных операторов является формальным способом отражения тех физических (структурных) изменений, которые происходят в среде одновременно с перемещением ее частиц в пространстве. Эти изменения вносят свой вклад в наблюдаемый эффект аномалии вязкости. [c.175]

При этом не следует брать слишком концентрированные растворы, так как с ростом концентрации полимера не только появляются поправки, зависящие от концентрации квадратично, кубично и т. д., но и сам характер течения полимерного раствора принципиально меняется. Течение раствора перестает подчиняться уравнению Ньютона, появляется нечто подобное упругой или эластической деформации раствора, словом картина течения чрезвычайно усложняется. Все эти аномалии носят название структурной вязкости. К сожалению, их количественная теория отсутствует и ничего реального для понимания молекулярных свойств полимера в настоящее время из подобных измерений мы не получаем. [c.154]

Признаком разбавленного студня является наличие небольшого количества локальных связей (узлов сетки) и отсутствие взаимодействия между цепными участками, с чем связаны малые периоды релаксации. Признаком концентрированного студня является сильное взаимодействие между участками цепей, что определяет их релаксационные свойства. Некоторые исследователи процесс застудневания отождествляют со стеклованием или переохлаждением жидкостей [101. С этой теорией согласуется изотропная структура и отсутствие определенной точки плавления студня, а также ряд других свойств, наблюдаемых в этом процессе структурная вязкость, нарастание мутности, изменение удельного вращения, уменьшение диэлектрической постоянной и др. Однако при стекловании жидкости прекращение течения наступает при образовании такого количества связей, которое соизмеримо с числом молекул стеклующейся жидкости, вследствие чего возникает жесткая структура. [c.311]

Сравнительно хорошая воспроизводимость величины максимальной вязкости полимеров при ее измерении на различных приборах означает, что свойства сплошной структурной сетки в растворах полимеров принципиально отличаются от свойств структурной сетки типичных гелей гетерогенных коллоидов. Это отличие состоит в том, что положение узлов полимерной сетки на полимерной цепи не фиксировано — они могут сравнительно свободно скользить вдоль цепи под действием приложенного напряжения. Это узлы чисто топологические. В точках контакта цепей силы сцепления между ними не действуют, и поэтому наличие узлов не мешает макромолекулам двигаться в направлении действующей на них силы. В сущности, структурная сетка полимерных расплавов и концентрированных растворов по реологическим свойствам является высоковязкой жидкостью. Механизм ее течения известен — это рептации (см. подраздел 3.16). Ни одна из известных количественных теорий вязкости полимеров не опрфа-ется на этот факт, поэтому к приводимым ниже формулам и константам уравнений следует относиться как к эмпирическим, более или менее удачно отражающим экспериментальные данные. [c.819]

Однако разработка теории вязкости производится отдельными учеными без какого-либо планирования, а главное без достаточной взаимной связи. Поэтому теория вязкости жидкостей не получила того развития, и главное, того практического,применения, которое необходимо для различных отраслей народного хо- зяйства (смазочные масла, металлы, шлаки, глины, битумы, высокополимерные соединения и т. д.). Недостатком является,распрбстраненная трактовка вязкости в отрыве от общих вопросов структуры жидкостей, изолированно от других структурно-чувствительных свойств их. Часто, в особенности при трактовке сложных систем, наблюдается чрезмерный формализм и увлечение описательной и классификационной стороной. [c.247]

В рассмотренных выше теориях не учитывают сушествования сольватного слоя жидкости с измененными свойствами на поверхности частицы. Между тем, вряд ли можно представить себе систему с полным отсутствием взаимодействия между веществами дисперсной фазы и дисперсионной среды, даже в случае типично гидрофобных коллоидов (например, золей металлов). Ориентация молекул в сольватных слоях приводит к свойствам, характерным для квазитвердых тел — высокой вязкости, упругости, сопротивлению сдвигу—и препятствующим взаимопроникновению слоев при сближении частиц (адсорбционная составляющая). Наряду с кинетическими факторами (резкое уменьшение скорости вследствие высокой вязкости), следует учитывать и термодинамические необходимость затраты работы на преодоление упругих сил (структурная составляющая /У) или на частичную десорбцию молекул сольватной оболочки при утончении зазора между частицами (адсорбционная составляющая). Затрата работы приводит к увеличению потенциальной энергии, к подъему нисходящей ветви кривой и (/г) в области малых Л. Влияние сольватных слоев должно резко искажать потенциальные кривые при Л где ё — расстояние от поверхности до границы скольжения жидкости. [c.249]

Из-за неизученности количественных характеристик, которые бы позволили учесть влияние химического состава нефти и вытесняющей жидкости, в теории моделирования вообще отсутствует соответствующий параметр подобия. Это связано с тем, что на процесс вытеснения нефти из пористой среды и на конечный коэффициент вытеснения нефти водой оказывают существенное влияние многие свойства нефти, которые, как правило, проявляются одновременно. Значительное влияние на коэффициент вытеснения оказывают вязкость нефти, содержание в ней поверхностно-активных компонентов, количество растворенного газа, поверхностное натяжение на границе нефть — вытесняющая жидкость, структурно-механические свойства нефти и др. [c.145]

Процесс коагуляции в эмульсиях описывается теорией ДЛВО (Дерягин - Ландау - Вервей - Овербек). Сущность ее сводится к тому, что при наличии гидрофильных участков на глобулах дисперсной фазы и сближении частиц на расстояние действия дисперсных сил, они агрегируют в конгломераты частиц прог-рессивно возрастающего размера. Процесс этот происходит при снижении свободной энергии и идет самопроизвольно. Наличие структурно-механического барьера вокруг глобул дисперсной фазы не предохраняет их от сцепления наружными слоями, хотя зависит от вязкости внешней среды. Скорость коагуляции в концентрированной системе может быть оценена по кинетике нарастания ее структурно-механических свойств, если скорость коалесценции глобул мала по.сравнению со скоростью их коагуляции. [c.25]

Важное значение имеет также выявленное в работе различие поведения растворов исследованных полимеров в зависимости от природы полимера и качества растворителя, которое связывается с эффектом интенсивного струк-турообразования, доходящего до формирования ассоциатов. Результаты реологических измерений представляют собой лишь косвенный метод изучения структурообразования в растворах. Но все же последовательное сопоставление [3] всего комплекса характеристик вязкостных и вязкоупругих свойств растворов различных полимеров в растворителях разного качества действительно показывает, что привлечение структурных представлений позволяет дать объяснение наблюдаемых особенностей поведения растворов в отношении влияния природы растворителя на значения вязкости т (,, модуля высокоэластичности Од, температурных и концентрационных зависимостей Т1о и Оо- Как показано в работах [3], поведение растворов полистирола н полиметилметакрилата в растворителях различной природы, представляющих собой частные случаи в ряду возможных типов растворов полимеров оказывается во многом принципиально различным. Это связано с тем, что интенсивность структурообразования существенно зависит от качества использованного растворителя, причем этот фактор проявляется в различной степени в зависимости от природы макромолекулярной цепи. Следствием этого являются невозможность объяснения различий вязкости растворов полиметилметакрилата в разных растворителях с позиций представлений теории свободного объема, несовпадение значений модуля высокоэластичности эквиконцентрированных растворов (из-за разницы в плотности флук-туацпонной сетки зацеплений, обусловленной зависимостью интенсивности структурообразования от природы растворителя) и появление сильной температурной зависимости модуля высокоэластичности (из-за влияния температуры на распад ассоциатов). [c.246]

Структурво-реологические свойства. Наряду с развитой межфазной пов-стью, обусловливающей мн. св-ва П. как высокодисперсных систем, важнейшее значение имеют структурно-реологич. св-ва способность к необратимым сдвиговым деформациям (течению), образование обратимо разрушаемых контактов между частицами (структурирование) и др. Осн. реологич. характеристики П.-предельное напряжение сдвига и эффективная вязкость. В рамках механики сплошных сред, начиная с работы К. Кулона (1773) до 2-й пол. 20 в., П. рассматривались как пластич. тела и на основе теории пластичности были сформулированы условия мех. деформации П. В частности, сдвиговая деформация П. наступает при предельном напряжении сдвига т, обусловленном двумя факторами притяжением частиц П. друг к другу (аутогезией) и трением между частицами П. (обычно наз. внутренним трением, но не связанным с диссипацией энергии деформирования). Согласно условию Мора-Кулона, [c.72]

На основе современных представлений о пространственных структурах в дисперсных системах и растворах высокополимеров, развитых в СССР п.А,Ребиндером, В.А.Каргиным и их сотрудниками, А.С.Колбанов-ской разработана теория структурного строения дорожных битумов в зависимости от объемного содержания асфальтенов и химического состава мальтенов 11J. Установлено, что изменение концентрации асфальтенов в битумах вызывает изменение их структуры, С повышением объемного заполнения асфальтенами в системэ возникают "агрегаты" или иные вторичные надмолекулярные структурные образования в результате адсорбирования на поверхности асфальтенов смол и парафинов. Число их растет, пока весь объем систеш не окажется залолнен-ным структурной сеткой из асфальтенов. С увеличением концентрации асфальтенов все большее количество смол переходит в сильно упрочненное высокоструктурированное пленочное состояние. При этом вязкость и прочность системы значительно увеличивается. [c.43]

В рамках теории устойчивости коллоидов (ДЛФО) коагуляция может происходить с преодолением потенциального барьера отталкивания частиц, а может происходить и без его преодоления при наличии достаточно глубокой потенциальной ямы на дальних расстояниях между частицами. В первом случае возникает непосредственный (фазовый) контакт частиц. Частицы могут при этом спекаться за счет перекристаллизации дисперсной фазы в зоне контакта. Структуры с таким видом связи называются кристаллизационными. Процесс структурирования, как и коагуляция, имеет в этом случае необратимый характер. Дисперсные системы с кристаллизационной структурой обладают свойствами хрупкого твердого тела. Во втором случае (безбарьерной коагуляции) связь частиц значительно слабее и она вполне обратима, т. е. легко разрушается и снова восстанавливается, Соответственно этому и состояние системы способно обратимо изменяться. Разрушение связей между частицами, а следовательно, и разрушение структуры, может быть вызвано слабыми механическими воздействиями, например перемешиванием раствора, переливанием его в другой сосуд и т. д. В состоянии покоя разрушенные связи, а с ними и структурное состояние системы полностью восстанавливаются. Количество циклов разрушения и восстановления структуры ничем не ограничено. Способность структурированных систем к обратимым изотермическим разрушениям и восстановлениям структурного состояния называется тиксотропией. Внешним признаком разрушения структуры может быть заметное разжижение взвеси. Восстановление структуры при этом сопровождается ее загустеванием. Этот процесс может занимать достаточно большое время (минуты, часы), а может происходить и практически мгновенно. Частным проявлением тиксотропии служит зависимость вязкости взвеси от времени, если восстановление структуры происходит достаточно медленно. Мгновенное тик-сотропное восстановление структурного состояния и, соответственно, механических свойств дисперсных [c.677]

Наличие цеггочечных агрегатов и их ответственность за магнитооптические эффекты в феррожидкостях наглядно демонстрируется с помощью динамо-магнитооптического эффекта. Его суть в том, что цепочечные агрегаты легко разрущаются при механическом воздействии (течении), поэтому происходит ослабление оптического эффекта агрегации магнитным полем. Такие воздействия контролируемой величины легко создаются при сдвиговом течении феррожидкости, например при возвратно-поступательном движении тонкой стеклянной пластинки, помещенной в оптическую кювету с феррожидкостью. Результаты подобных опытов подтвердили эту гипотезу с увеличением скорости движения пластинки магнитооптический эффект уменьшался ожидаемым образом (рис. 3.136). Теория динамо-магнитооптического эффекта [4] положила начало принципиально новому подходу к проблемам реологии дисперсных систем. Она продемонстрировала возможность количественного описания структурного состояния дисперсных систем как функции скорости или напряжения ее сдвиговой деформации и тем самым ввела в теоретическую реологию понятие об уравнении структурного состояния вместо преобладавших тогда представлений о структуре как о некой качественной, статичной характеристике дисперсной системы. В работах П.А. Ребиндера указывалось, что изменение вязкости неньютоновских жидкостей объясняется измене- [c.759]

В этой концепции остается открытым вопрос о форме зависимости вязкости от напряжения сдвига. Он не может быть решен на основании общей Схемы рассуждений без конкретизации природы связей. Поэтому зависимость т]/т обычно используется в форме, предлагаемой активационной теорией Эйринга, т. е. структурный подход при объяснении аномалии вязкости сближается с активационной теорие Эйринга и эффект изменения структуры с физичесжой точки зрения трактуется как искажение формы потенциальных барьеров в соответствии с оригинальной концепцией Эйринга. [c.157]

Структурно-кинетическая модель, заложенная в основу теории химических процессов в замороженных многокомпонентных растворах [3, 19-21], позволяет объяснить экстремальный характер температурной зависимости скорости реакций (суммарный порядок которых выше первого) в таких системах как конкуренцию противоположно-направленных тенденций, а именно - повышения скорости за счет эффектов криоконцентрирования и уменьшения скорости по мере понижения температуры. Отличия физико-химических характеристик НЖМФ от аналогичных показателей незамороженных растворов (например, вязкости, плотности, диэлектрической проницаемости, теплоемкости и т. п.) оказывают влияние на реакционную способность, а также на склонность растворенных веществ к ассоциации из-за изменившегося микроокружения. Это, в свою очередь, отражается на кинетических особенностях криохимических реакций в замороженных многокомпонентных растворах. НЖМФ существует в довольно широком диапазоне отрицательных температур, в этой микрофазе концентрируются (при условии достаточной растворимости) компоненты исходного раствора и продукты соответствующих реакций, поэтому такие реакции являются жидкофазными. [c.73]