Механическая модель структуры жидкости

Термодинамическая теория капиллярности Гиббса положила начало громадному числу исследований как экспериментального, так и теоретического плана, направленных на выяснение структуры межфазных поверхностей. В научном плане важной частью этих исследований являются бинарные системы жидкость—жидкость. В таких системах возможно измерить поверхностное натяжение и его производные по температуре и давлению, а также изучить диффузность межфазной поверхности оптическими методами. Теоретическая интерпретация этих результатов с использованием статистико-механических моделей различной степени приближения была развита рядом авторов и мы упомянем некоторых. Важно отметить, что все такие исследования требуют обращения к термодинамике, т. е. к методам Гиббса, как только мы доходим до связи теоретических моделей с наблюдениями, которые могут быть сделаны в лаборатории. [c.64]

Еще более перспективен и интересен метод молекулярной динамики для исследования структуры и расчета термодинамических свойств различных молекулярных моделей [7]. Этот метод также стал возможным лишь в век новой вычислительной техники. Сущность его заключается в интегрировании уравнений движения системы многих частиц, т. е. в использовании только механической модели молекулярной структуры вещества. Усреднение различных микроскопических величин вдоль траектории точки в фазовом пространстве позволяет найти макроскопические термодинамические величины. Но важнее всего то, что таким образом мы можем построить картину молекулярного строения газа или жидкости и исследовать ее флюктуацию и ее мелкие детали с большей точностью и более тонко, чем это можно сделать при анализе экспериментальных данных по рассеянию излучений. [c.333]

Нельзя ожидать, что при помощи механической модели Бернала можно будет полностью описать структуру жидкостей и, в частности, объяснить влияние температуры на структуру. Заслуга этой теории заключается в том, что она доказала наличие некоторого порядка даже в хаотическом скоплении шариков, находяш,ихся только в механическом взаимодействии между собой. Для лучшего понимания структуры жидкостей важно найти некоторые основные соотношения, которым подчиняются статистически существующие локальные геометрические структуры. Несферическое взаимодействие между молекулами также является одним из ориентирующих факторов. [c.24]

Модель Изинга не может претендовать на точное описание реальных систем. Желательно исследовать более реалистическую модель жидкости, т. е. модель, молекулярная структура которой соответствовала бы жидкости. Такую возможность представляет молекулярно-механическая модель в методе молекулярной динамики. [c.68]

В данном пособии рассмотрены общие представления о структурномеханических свойствах твердых тел, реологии дисперсных систем, моделях и уравнениях течения структурированных жидкостей, структуре и механических свойствах кристаллов, теории регулирования свойств различного рода минеральных дисперсий. [c.5]

В книге изложены основы механохимии твердого тела применительно к проблеме защиты деформированных металлов от коррозии. На основе термодинамического и кинетического анализа механохимических явлений на границе фаз твердое тело — жидкость и экспериментальных исследований рассмотрена модель механохимического эффекта (ускорения растворения металла при деформации) и описано явление, названное хемомеханическим эффектом. Установлены закономерности влияния напряженного состояния и тонкой структуры металла на коррозионную стойкость и образование коррозионных элементов на поверхности неоднородно деформированных участков металла и сварных соединений. Рассмотрены некоторые методы защиты металлов, вопросы коррозионно-механической прочности труб, способы механохимической обработки поверхности металла. [c.2]

Теплоотдача в аппаратах с механическими мешалками. В химической технологии этот вид теплоотдачи распространен достаточно широко. В аппаратах с мешалками (см. гл. 7), имеющими поверхность теплообмена в форме рубашек или змеевиков, процесс теплоотдачи из-за перемешивания жидкости протекает очень интенсивно. Это происходит вследствие значительной скорости обтекания циркуляционными токами жидкости поверхностей теплообмена. Интенсивное перемешивание обеспечивает равномерность температуры практически по всему объему среды, т.е. в этих аппаратах гидродинамическая структура потоков наиболее близка к модели идеального смешения. [c.298]

Современные полимерные системы, называемые искусственными мышцами, не обладают свойствами аккумуляции энергии и высвобождения ее в нужные моменты, а также свойством самовосстановления, присущим живым тканям. Тем не менее искусственные полимерные структуры, способные изменять размеры и развивать механическое усилие при омывании их жидкостями различного химического состава, представляют собой синтетические модели, более всего приближающиеся к живому прототипу. С живой мышцей их роднит главный принцип — принцип прямого преобразования химической энергии в механическую работу без тепловых преобразований. Полное воспроизведение механизма скольжения белковых нитей или како- [c.129]

В настоящее время известно несколько десятков, в основном эмпирических, реологических моделей нелинейно-вязких жидкостей. Такое положение обусловлено различной физической природой существующих текущих систем и отсутствием на сегодня общей теории, которая позволяла бы достаточно строго, как это делается в молекулярно-кинетической теории газов, вычислять характеристики молекулярного переноса и механического поведения среды, исходя из ее внутренней, микроскопической структуры. [c.250]

Механическая модель структуры жидкостей. Для интерпретации структуры нормальных жидкостей Бернал предложил теорию полиэдрических вакансий [8а]. В этой теории жидкость не рассматривают ни как кристалл с разрушенной решеткой, ни как конденсированный газ, а изучают непосредственно возможное расположение тесно, но беспорядочно упакованных сферических молекул в непрерывной и однородной среде. Такая модель жидкого состояния характеризуется переменным координационным числом, т. е. ближайшие соседи и их число непрерывно меняются. Следствием этого явля- [c.21]

Он может быть истолкован с помощью механической модели материала, которая должна быть несколько сложнее рассмотренных ранее (рис. 3.78). В частности, сухое трение должно быть заменено трением через тонкий слой очень вязкой жидкости. С целью физико-химического толкования этих и др. реологических параметров необходимо установить причины появления пластических и прочих свойств, установить зависимость величины констант от состава и структуры деформируемой среды, вьывить пределы применимости тех или иных законов течения и т. д. Для этого необходимо определить физико-химическую сущность самого процесса деформирования дисперсных систем, которая связана, прежде всего, с понятием структура дисперсной системы и явлением структурирования. Следует иметь в виду, что не все упомянутые выше параметры, в том числе максимальная вязкость г)шах, на самом деле характеризуют исследуемый материал, несмотря на их достаточно широкое применение в научной и технической литературе, а также в программных продуктах ЭВМ для моделирования течения различных жидкостей. Вьиснение причин того или иного поведения дисперсных систем на основе их теоретических моделей, а также смысла и области применения различных параметров реологических законов составляет содержание последующих четырех подразделов. В частности, будет показано, что величина максимальной вязкости зависит от конструктивных параметров приборов, на которых она измеряется. [c.676]

Эйринг и др. [42] сазработали другую статистико-механическую модель, которая предполагает, что структура жидкости подобна структуре твердого тела. Число дырок, или вакансий, определяется разностью между плотностью жидкости и плотностью твердого тела. Молекулы, расположенные рядом с дырками, ведут себя подобно молекулам газа. Таким образом, жидкость описывается суммами по состояниям, соответствующим этим двум состояниям вещества (т. е. твердому и газообразному), причем статистический вес этих функций зависит от плотности жидкости. Для простого твердого тела, в котором имеют место только колебания атомов в решетке, и идеального газа суммы по состояниям известны с достаточной точностью, и это позволяет избежать трудностей, связанных с нахождением сумм по состояниям для реальной жидкости. Для некоторых простых жидкостей эта модель дает вполне удовлетворительные результаты. [c.55]

Необходимо подчеркнуть, что явления на уровне микрофакторов при фильтровании с закупориванием пор заметно сложнее соответствующих явлений при фильтровании с образованием осадка. Возникновение этой сложности обусловлено в основном перемещением в порах перегородки двухфазной системы жидкость — твердые частицы вместо перемещения однофазной жидкости в осадке и появлением лобового слоя, занимающего часть толщины перегородки, обращенной к разделяемой суспензии, и отсутствующего при образовании осадка. Перемещение двухфазной системы в порах сложной структуры сопровождается задерживанием твердых частиц в перегородке под действием сил различной природы, в частности гравитации, инерции, адгезии, механического торможения. Лобовой слой препятствует использованию остальной части толщины перегородки для аккумулирования твердых частиц. Физические модели перемещения двухфазной системы в порах и образования лобового слоя сложны и несовершенны, а математическое описание этих явлений в настоящее время по существу недостижимо. [c.114]

Все обсуждаемые в литературе структурные модели жидких растворов, как известно, основаны на физических или математических допущениях. Исходя из этого, можно условно выделить три типа моделей [128]. Во-первых, физико-химические, посредством которых по сути "интуитивные" концепции определяющих структурных особенностей (свойств) жидкости дают возможность (по крайней мере, в первом приближении) количественно оценить результаты статис-тико-механической или термодинамической обработок. Во-вторых, теоретические модели, в том числе "решеточные", посредством которых упрощенные версии общих теорий жидкого состояния в приложении к молекулярно-геометрической структуре позволяют получить жидкость (хотя часто и весьма идеализированную) с определенным набором свойств. И, в-третьих, молекулярно-динамические (а также модели, соответствующие другим методам численного экс- [c.161]

Принцип суперпозиции Больцмана применим для всех полимеров, структура которых не зависит от приложенных сил и ие меняется во времени. Ои позволяет описывать линейное вязкоупругое поведение системой дифференциальных уравнений вида La = Dt,, где L и D—линейные дифференциальные операторы по времени. Это выражение эквивалентно описанию вязко-упругого поведения с помощью моделей, состоящих из упругих пружии с различными модулями E и вязких элементов с вязкостями т) (рис. IX. 2). Пружинам приписываются механические свойства идеальной упругости — закон Гука, а вязким элементам — свойства идеально вязкой жидкости — закон Ньютона. [c.214]

Вследствие сложной структуры потоков в аппаратах с механическими мешалками моделирование этих аппаратов на основе теории гидродинамического подобия оказывается практически невозможным. Иными словами, равенство критериев гидродинамического подобия при геометрическом подобии модели и промышленного аппарата не обеспечивает одинаковую эффективность перемешивания жидкостей. Опыт показывает, что в подавляющем большинстве случаев это условие достигается при одинаковом удельном расходе энергии N/V = onst) в геометрически подобных аппаратах разных размеров. Таким образом, если в двух аппаратах с диаметрами и Dj, наполненных жидкостями различных плотностей (рх и ра) до уровней и //а, мешалки с диаметрами и 2 имеют частоты вращения и об/с, то должно удовлетворяться равенство [c.192]

В предыдущих разд. 3 и 4 простые модели химической связи— электростатическая для ионных соединений и ковалентная для молекулярных соединений — применялись для объяснения физических и химических свойств соединений. В этом разделе рассмотрена связь между структурой и свойствами твердых веществ, как ионных, так и ковалентных. Кристаллические вещества с преимущественно ионными связями, например оксид магния, имеющий структуру Na l, и кристаллические вещества с чисто ковалентными связями, например алмаз с sp -гибридизацией каждого атома углерода (рис. 5.1), оказываются похожими по своим физическим свойствам. Эти кристаллические вещества — плотные, механически прочные, не проводят электрический ток, имеют весьма высокие температуры плавления (для MgO 2852 °С, для алмаза 3550 °С) и нерастворимы в большинстве растворителей. Заметное различие между твердыми веществами этих двух типов состоит в том, что ионные соединения могут растворяться в жидкостях с высокой диэлектрической проницаемостью, например в воде, а полученные растворы, как и расплавы ионных соединений, проводят электрический ток, что не присуще самим твердым веществам с ионной структурой. [c.132]

Поверхностные монослои широко используют в качестве модельных мембранных систем. С их помош ью изучают подвижность и типы упаковки молекулярных компонентов в мембранах, межмолекулярные взаимодействия в мембранах, механические свойства мембран исследуют кинетику и механизмы ферментативных процессов, протекаюш их на границе раздела фаз изучают процессы переноса ионов и электронов через границу раздела фаз, инжекцию заряда в липидный слой (диэлектрик) и т. д. Однако этот метод имеет ряд ограничений, в значительной степени обусловленных тем, что монослой — это лишь половина липидного слоя мембран, обраш енного в газовую фазу. Последнего ограничения удается избежать при использовании в качестве мембраны мономолекулярного слоя, образуюш егося на границе двух несмешиваюш ихся жидкостей (углеводород-вода). Более адекватные модели, представляюш ие собой липидные бислои, удается получить в виде полимо-лекулярных структур, которые образуются липидами в объеме водной фазы. Лиотропный и термотропный полиморфизм липидов. Как было показано, полярные части мембранообразуюш их липидов сильно взаимодействуют с водой, поэтому эти соединения могут смешиваться с водой в любых соотношениях. Однако возникаюш ие смеси не представляют собой истинных растворов, а образуют многообразные упорядоченные фазы с периодической структурой. В зависимости от [c.11]

Поскольку структура потоков в аппаратах не соответствует одномерной диффузионной модели, при отношениях высоты колонны к диаметру Я/с/с 7 10 (что характерно для промышленных аппаратов) коэффициент диффузии зависит от высоты барботажного слоя. Увеличение расчетного значения В не связано с интенсификацией перемешивания в более высоких слоях, оно объясняется неадекватностью используемой модели. В этом случае целесообразно применение модели, учитывающей совместное действие поперечной неравномерности средней скорости и поперечной диффузии, или модели с конечным временем релаксации. По данным экспериментальных исследований, профиль скорости потока в колонне близок к параболическому, причем с увеличением приведенной скор ости газа восходящее течение жидкости в осевой части колонны может наблюдаться и в противоточном режиме (рис. 8.5). Скорость циркуляции ц жидкости в объеЛ1е колонны слабо зависит от ее расхода и поэтому может определяться при ог = 0 по эмпирической формуле иц = Кlgd (vg — фИo)] / где /С=1,18-ь 1,4. Если выполняется соотношение Мц>ш/(1 — ф), то средняя скорость жидкости вблизи осевой линии колонны направлена вверх, что нежелательно для флотационного разделения, так как при этом резко возрастают механический вынос частиц и загрязнение пенного продукта. [c.174]