Деформация дисперсных систем

Дополнительное сопротивление сдвиговому движению соседних слоев суспензии возникает вследствие того, что при обтекании частиц средой траектории движения струй искривляются, т. е. удлиняется путь, и увеличиваются потери энергии на поддержание заданной скорости деформации дисперсной системы. Решение соответствующей гидродинамической задачи дано Эйнштейном и приводит к уравнению [c.681]

Вместе с тем совокупность методов и приборов для исследования структурно-реологических свойств высокодисперсных по рош-кав позволяет определять эти свойства в условиях сочетания изменения объема и деформации дисперсной системы в процессах уплотнения, разуплотнения, транспорта, течения (в том числе истечения из емкости), смешения дисперсных фаз между собой. [c.109]

Осуш,ествление гидромеханических процессов с изменением объема и деформацией дисперсной системы без разрыва оплошности. [c.301]

Для описания процесса деформации дисперсной системы в динамических условиях (при вибрации), т. е. для периодов разрушения, течения системы при вибрации и тиксотропного восстановления структуры после прекращения воздействия вибрации, могут быть использованы следующие характеристики а) период разрушения tp, определяемый промежутком времени от начала разрушения структуры до выхода на равновесный уровень вязкости, соответствующий заданной интенсивности вибрации б) условный период разрушения ty, характеризующий интенсивность разрушения структуры в начальный период и определяемый промежутком времени от начала разрушения [c.202]

Как видно из рис. VI.8, в отсутствие вибрации (участок 1) эффективная вязкость такой дисперсной системы вначале резко возрастает за короткий промежуток времени (<1 с) до достижения максимального значения т]макс, соответствующего предельному напряжению сдвига, затем постепенно снижается в сдвиговом потоке с появлением локальных разрывов сплошности [15], что характеризуется периодически повторяющимися спадами и нарастаниями эффективной вязкости в узком интервале времени. Физическая сущность этого процесса состоит в следующем. При деформации дисперсной системы вследствие нарушения непрерывности изменения скорости по сечению зазора между коаксиальными цилиндрами вискозиметра в системе формируются локальные объемы, ограниченные поверхностями скольжения (см. раздел IV. 1.1). В результате относительного перемещения слоев в зоне разрыва сплошности между частицами периодически возникают контакты, которые затем вновь разрываются. В силу этого и возникают периодически повторяющиеся спады и нарастания эффективной вязкости дис- [c.227]

Цель физико-химической механики по определению ее основателя—П. А. Ребиндера — установление закономерностей образования пространственных структур в дисперсных системах, а также процессов деформации и разрушения таких структур в зависимости от совокупности физико-химических и механических факторов. [c.13]

Концептуальная реология (или микрореология) исследует деформации и течение в микрообъемах, например, в объемах, соизмеримых с размерами частиц дисперсной фазы в дисперсных системах или с размерами атомов и молекул. При этом реологические соотношения выводятся теоретическим путем, опираясь на достижения физики и химии. [c.4]

Подобные задачи связаны с научными положениями различных областей науки — механики, молекулярной физики, физической и коллоидной химии, что в конечном итоге привело к созданию нового общенаучного направления — физико-химической механики. Физико-химическая механика определяется как наука, изучающая закономерности молекулярного механизма образования пространственных структур в дисперсных системах, а также процессов деформации и разрушения таких структур, твердых тел и материалов в зависимости от совокупности физико-химических и механических процессов. Учитывая, что большинство реальных твердых и жидких ма- [c.8]

Практический интерес при изучении вязкостных характеристик жидких дисперсных систем представляют реологические исследования. Реологическим исследованиям нефтяных систем уделяется значительное внимание. Особые трудности при этом возникают из-за проявления отклонения их поведения во многих случаях от поведения ньютоновских жидкостей. Реологические исследования позволяют связать макроскопические деформации и течение нефтяной дисперсной системы с мгновенными конфигурациями и движением ее гидродинамически подвижных частиц. В свою очередь вязкое сопротивление является функцией межмолекулярных взаимодействий в системе, определяющих ее инфраструктуру. [c.88]

Пластичность, или пластическое течение, в отличие от двух предшествующих видов механического поведения является нелинейной при напряжениях, меньших (по модулю) некоторого т — предела текучести, или критического напряжения сдвига, деформация практически отсутствует, тогда как при достижении т = т начинается течение, и для последующего увеличения его скорости у не требуется существенного повышения т (рис. 3, в). Диссипация энергии составляет х у — это сухое (кулоновское) трение. В коагуляционных дисперсных системах — пастах, порошках — природа такого поведения связана с последовательными процессами разрыва и восстановления контактов между частицами, в системах же с фазовыми контактами их разрушение необратимо, и критическое значение приложенного напряжения соответствует прочности. [c.310]

Не так давно было показано, что в осадках подвергнутых ультразвуковому облучению суспензий содержатся цепочки частиц, возникающие, по всей вероятности, в результате поляризационного взаимодействия между частицами. Таким образом, при образовании структур в дисперсных системах под влиянием ультразвукового поля важное значение имеет деформация двойного электрического слоя. [c.310]

Растворы некоторых высокомолекулярных соединений, особенно природного происхождения, при растворении даже в небольших концентрациях образуют систему, текучесть которых очень низка. В таких системах возможна упругая деформация, и заметная скорость течения обнаруживается лишь при определенном напряжении сдвига. Такие системы называют студнями . По своим механическим свойствам они подобны гелям — структурированным дисперсным системам. Образование студней наблюдается при охлаждении растворов белковых веществ, например желатина. Причины образования студней белковых веществ окончательно не выяснены. Предполагается, что структурирование их растворов происходит в результате взаимодействия гидрофобных частей макромолекул и образования связей между разноименно заряженными группами. [c.224]

Механические свойства, присущие дисперсным системам, называются еще реологическими свойствами. Задача реологии состоит в нахождении связей между напряжениями и деформациями в данной точке дисперсной системы в определенный момент времени при известных внешних силах, действующих на систему в данный момент. [c.128]

Адсорбционные индикаторы отличаются от всех описанных тем, что изменение окраски происходит на поверхности коллоид-но-дисперсной фазы. Такая фаза в процессе титрования адсорбирует ионы, находящиеся в растворе в избытке, заряжаясь положительно (при адсорбции катионов) или отрицательно (при адсорбции анионов). Присутствующие в растворе молекулы красителя-индикатора могут адсорбироваться под действием электростатических сил на заряженной поверхности осадка. При этом осуществляется деформация электронной системы молекулы и появляется определенная окраска. В точке эквивалентности происходит перезарядка поверхности осадка, определяемая избытком ионов титранта йри этом изменение заряда приводит к новой деформации электронной системы индикатора и его цвет меняется, что и указывает на окончание основной реакции. [c.157]

Рассмотренные в предыдущих двух главах процессы нарушения агрегативной устойчивости дисперсных систем приводят в одних случаях к их разделению на макрофазы, в других — к развитию в объеме системы пространственной сетки-структуры, т. е. к переходу свободнодисперсной системы в связнодисперсную, в которой силы сцепления в контактах между частицами достаточно велики, чтобы противостоять тепловому движению и внешним воздействиям. При этом наблюдается радикальное изменение свойств дисперсной системы она приобретает комплекс новых — структурно-механических (реологических) свойств, характеризующих сопротивление деформации и разделению на части, т. е. отвечающих ее способности служить материалом. Система приобретает механическую прочность — главное свойство всех твердых тел и материалов, определяющее их роль в природе и в технике. Закономерности структурообразования в дисперсных системах, механические свойства структурированных систем и получаемых на их основе разнообразных материалов, с особым вниманием к роли физико-химических явлений на границе раздела фаз, изучает обширный самостоятельный раздел коллоидной химии, названный физико-химической механикой. [c.306]

Физико-химическая механика возникла в 30—40-х годах нашего века и оформилась как самостоятельная научная дисциплина в 50-е годы, в основном в трудах советских ученых, прежде всего академика П. А. Ребиндера с коллективом его учеников и последователей. Объекты исследования и приложения физико-химической механики очень широки. Сюда входят разнообразные природные объекты горные породы и почвы, ткани живых организмов, всевозможные дисперсные системы в химико-технологических процессах (пасты, порошки, суспензии), различные материалы современной техники. Такая широта обусловливается универсальностью дисперсного состояния вещества. Вместе с тем это определяется также универсальной ролью механических свойств в тех случаях, когда важна высокая прочность (материала, конструкции, грунта и т. д.) и когда требуется преодолеть сопротивление деформации и разрушению (в процессах перемешивания, формования, измельчения, механической обработки). [c.306]

Модули быстрой и медленной эластической деформации отражают физическую сущность явлений и наиболее точно характеризуют механические свойства структурных связей. Они измеряются при напряжениях, не превышающих предел текучести, т. е. без разрушения образовавшейся дисперсной структуры, процесс их измерения требует короткого промежутка времени. Все указанные особенности дают возможность принять эти характеристики для исследования кинетики процессов структурообразования на одном образце без разрушения структурных связей с наиболее точной количественной оценкой состояния дисперсной системы в каждый момент времени. [c.45]

Указанным процессам сопутствует также явление синерезиса с частичным отделением воды и некоторым разжижением, которые могут привести к деструкциям в дисперсных системах. Наблюдаемый нами экстремальный переход модулей эластической деформации в конце первой стадии структурообразования обусловлен, очевидно, комплексом этих явлений. [c.195]

При вычислении диссипативной функции не учитывался вихревой характер обтекания частиц средой, который, как было показано ранее, влечет за собой потери энергии, обусловленные вращением частиц. В соответствии с формулой Эйнштейна для вязкости взвеси эти потери равны аг оф(у ) . Кроме того, имеются потери в самой среде, примерно равные т1о(у ) - Приближение связано с тем, что среда занимает только часть всего объема дисперсной системы, и скорость деформации среды отличается от скорости деформации дисперсной системы у. Полные потери энергии д в единице объема за единицу времешг составят, следовательно [c.715]

Если в момент /1 приложить деформирующую силу, то может оказаться, что она не окажет влияния на сопротивление деформации. Дисперсные системы, в которых нагрузка не влияет на сопротивление деформации, называются тиксостабильными. [c.47]

Особенно интересно явление движения капли прямой эмульсии после выключения электрического поля или при перемене его полярности, которое до сих пор не было описано в литературе. Общеизвестно, что движение заряженных частиц дисперсной фазы в дисперсионной среде возникает только при деформации двойного ионного слоя. Время восстановления равновесия после устранения источника возмущающих полей (электрического или гравитационного поля, поля сил давления) обычно измеряется долями секунд, поэтому стадии восстановления ионной сферы и ее влияние на движение частиц сравнительно мало. Если время релакса1№и г составляет минуты, а для некоторых систем часы, например для дисперсий в слабополярных и вязких средах, то избыток противоионов с одной стороны частицы и недостаток - с другой будут сохранять действие диффузионных сил на частицу в течение некоторого времени. Поэтому в дисперсных системах с больщими частицами и высокой вязкостью дисперсионной среды движение частиц может продолжаться знатательное время. Например, в касторовом масле с коэффициентом диффузии ионов О = 10 см /с капли ПМС-5 диаметром 2а = 1 мм после снятия поля напряженностью 2 кВ/см двигались в течение 3—5 мин. Время релаксации подобной капли составляет несколько десятков часов и знащпельно превыщает время ее движения. [c.23]

До сих пор шла речь, в основном, вообще о структурно-механических (реологических) свойствах свободнодисперсных и связнодисперсных систем, обладающих коагуляционной и конденсационно-кристаллизационной структурой. Вместе с тем эти системы объедиияют большинство различных природных и синтетических материалов, используемых в народном хозяйстве. Поэтому знание общих закономерностей образования систем с определенными структурно-механич ескими свойствами помогает находить методы управления такими свойствами конкретных материалов. К важнейшим материалам относятся металлы, сплавы, керамика, бетоны, пластмассы и др. Как уже указывалось, их реологические свойства описываются типичной для твердообразных систем зависимостью деформации от напряжения (см. рис. VII. 15). Несмотря на небольшую пористость или даже ее отсутствие, все эти материалы полученные в обычных условиях, являются дисперсными система ми. Их структуру составляют мельчайшие частицы (зерна, кри сталлики), хаотически сросшиеся между собой. Технология пере численных материалов, как правило, предусматривает предвари тельный перевод исходного сырья в жидкообразное состояние которое позволяет различными методами регулировать структур но-механические и другие свойства продукта. Технологам, занимающимся получением материалов, очень важно знать механизм образования тех или иных структур, а также методы регулирования их свойств, в частности механических. [c.382]

В дисперсной системе, представляющей собой упруговязкое тело Максвелла, под действием нагрузки мгновенно развивается упругая относительная деформация, равная 400 %- Рассчитайте начальное нап])яжение в системе и промежуток времени, за которое оно умсгнь-шится в 100 раз. Модуль упругости и коэффициент ньютоновской вязкости системы составляют соответственно 500 Н/м и 50 Па-с. [c.208]

Для преодоления противоречий в существе дискретности деформируемого тела и использовании математического аппарата теории сплошной среды необходимо воспользоваться понятием микрореологией, которая рассматривает взаимосвязи и деформации отдельных частиц, слагающих дисперсное тело, с учетом его структуры и строения. Если в дисперсных системах в процессе их переработки проявляются физические и химические явления, то приходится вводить уравнения, так называемой, метареалогии. Она учитывает, например возможные эффекты спекания, цементации и дру1их физико-химических явлений твердофазного [c.37]

При силовом воздействии на твердые дисперсные системы объемное деформирование структуры сопровождается сдвиговыми деформациями, которые происходят по площадкам или поверхностям скольжеттия. В этом [c.41]

Очевидно, в нефтяной дисперсной системе на суспендированные частицы воздействуют факторы, влияющие на изменение их формы. В первую очередь к таким факторам относятся обратимая упругая деформация суспендированной частицы, а также вязкое сопротивление при течении. Таким образом, при описании вязкости нефтяных дисперсных систем особое внимание следует уделять двум аспектам — г ид-родинамическому и конфи1урационному. [c.87]

В процессе развития науки о дисперсных системах отдельные ее разделы выделились в самостоятельные научные дисциплины теория броуновского движения, послужившая основой молекулярной и современной статистической физики развитие более общих представлеЕщй о природе растворов, которые включают в себя как частный случай у чение об истинных растворах низкомолекулярных веществ физико-химия полимеров и их растворов и, наконец, реология — наука о деформационных свойствах материалов, обобщающая учение о деформации (течении) жидкостей, упругих материалов (физико-химическая механика) и промежуточных по свойствам материалов, к числу которых относятся многие дисперсные системы. [c.6]

VII.17.21. В приборе дисперсная система подвергается периодической деформации по синусоидальному закону с заданной амплитудой Va ч частотой ш. Возникающие при эгом пттряжения т измеряются и также оказываются синусоидальными с амплитудой и сдвигом по фазе 9, т. е. T = Xa(sin(i)i-i-0) при Y = VaSIn i)i. Опрсдсличь, кзкие свой-ства —вязкоупругого твердого тела или вязкоупругой жидкости — преобладают, и вычислить вязкость т] и модуль упругости G. [c.241]

Направленная механическая нагрузка вызывает перемещение частей дисперсной системы. Возможны два случая а) при постоянной нагрузке относительное перемещение точек системы прекратится б) частицы перемещаются все время, пока система испытывает действие внешних сил (течение системы). В первом случае выявляют характер зависимости между внешними механическими силами и отно-сител1>ным перемещением частиц (деформацией). Во втором случае устанавливают зависимость скорости относительного перемещения частиц от внешних сил. Равновесная деформация и стационарная скорость течения устанавливаются не мгновенно, а лишь через определенный промежуток времени. Изучение времени, за которое система принимает конечное состояние, представляет практический и теоретический интерес. [c.119]

Среди xapajKTepHbix явлений в дисперсных системах, связанных с избирательным смачиванием, можно назвать просачивание эмульсий через пористые фильтры, Если грубодиоперсный фильтр избирательно смачивается каплями дисперсной фазы эмульсии, то эти капли могуг прилипать к поверхности материала фильтра и задерживаться. Высокодисперсный фильтр, избирательно смачиваемый дисперсионной средой, также способен задерживать капли эмульсии, размер -которых много больше диаметра пор капли не могут пройти через такой фильтр, так как для этого требуется их сильная деформация, приводящая к возникновению высокого капиллярного давления. Первый вариант иногда используется для освобождения нефти от эмульгированной в ней воды (см. также 3 гл. X) нефть фильтруют через грубодисперсный гидрофильный фильтр фильтрация через тонкопористы гидрофобный фильтр позволяет очистить от воды бензин. [c.98]

Кривые кинетики структурообразования = aS04 1/2Н,,О приведены на рис. 46. На кривых можно различить четыре стадии структурообразования [2791. [Первая стадия продолжается 3 мин, в течение ее модуль возрастает до 2 X 10 дин/см , затем в течение 2 мин наблюдается небольшой спад достигнутой величины или плато. Пространственная структура дисперсии в течение этих стадий— коагуляционная. Затем начинается интенсивное повышение значений модуля быстрой эластической деформации, продолжающееся на протяжении 30 мин,— реализуется третья стадия формирования структуры. Позже структурообразование замедляется — четвертая стадия структурообразования. Величины модулей, достигнув некоторого предельного значения, меняются незначительно. Начиная с третьей стадии, в дисперсной системе преобладают кристаллизационные контакты между частицами. [c.98]

Железные соли карбоновых кислот представляют собой системы мылообразного типа, по характеру близкие к консистентным смазкам, широко описанным в специальной литературе и представляющим собой стабилизированные водой мыльно-масляные гели. На основе данных реологических исследований, электронной микроскопии разработаны представления о строении и механизме деформации таких систем. Консистентные смазки представляют собой дисперсные системы с поликристаллической дисперсной фазой. Кристаллы мыла имеют форму волокон-лент длиной до сотых долей микрона. Смазки обладают каркасом, являющимся рыхлой пространственной конструкцией, заключающей в себе многократно превышающее ее по весу и объему количество дисперсионной среды. Связи между отдельными агрегатами и волокнами мыла способны легко возникать и разрушаться под действием теплового движения. [c.216]

В жидких дисперсных системах, особенно высоконаполненных твердой фазой, разрывы сплошности возникают при относительно низком значении скорости сдвиговой деформации. Появление разрывов сплошности исключает возможность построения для таких систем полной реологич. кривой течения (см. ниже), а также служит главным препятствием для получения однородных mhoi охо я1онентных систем, напр, при перемешивании. [c.247]

Для наполненных эластомеров проявляются реологич. эффекты, обусловленные внутр. структурой наполнителя. Так же, как и для текучих сред, в резинах наблюдаются тиксотропные явления, состоящие в том, что при повторных нагружениях деформац. кривые меняются и постепенно восстанавливаются исходные св-ва материала при отдыхе (эффект Маллинза). При периодич. деформациях нелинейность мех. поведения (зависимость модуля упругости от амплитуды деформации) возникает при крайне малых деформациях подобно тому, как это имеет место, напр., в дисперсных системах с низкомол. дисперсионной средой. Так же, как и для р-ров линейных полимеров, высокоскоростное деформирование резины может приводить к мех. стеклованию, а растяжение до высоких значений способствует кристаллизации. [c.248]

Существует два осн. типа моделей структуры дисперсной системы. В первом случае предполагается, что в системе существует непрерывная сетка межчастичных связей, к-рую можно рассматривать как квазикристаллич. решетку. Часть узлов решетки свободна ( вакансии ). Возможность течения системы обусловлена перемещением этих вакансий под действием сдвигового напряжения. Во второй модели рассматриваются группы частиц, двигающиеся как единое целое (агрегаты или блоки). Текучесть системы зависит от размера агрегатов, к-рый, в свою очередь, определяется скоростью деформации. Эта модель соответствует случаю более глубокого разрушения структуры при деформировании. Если структура имеет неоднородности, что характерно для высококонцентрир. систем, при деформировании может образоваться разрыв сплошности, т. е. появляется зона локализации сдвига с пониж. концентрацией дисперсной фазы. Рассматривая это явление по аналогии с образованием трещины в кристалле и используя критерий Гриффитса для роста трещины (см. Прочность), можно считать, что образование разрыва сплошности произойдет при где /-характерный размер неоднородности, а и Г-соотв. размер частиц и сила связи между ними, обусловленная межмол. притяжением. [c.249]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология