5.流变性质
物质在外力作用下的变形(deformation)和流动性质称为流变性质(rheologic properties),下面主要讨论流体黏滞性。
在外力作用下流体产生的形变或流动将导致流体内部质点间的相对运动,并形成速度梯度(切变速度)dv/dx,因此,流动较慢的液层将对流动较快的液层产生阻滞作用。为了使液体维持一定的速度梯度流动,就必须对液体施加一个与其所受阻滞作用相反的力,同截面某一点单位面积相切的向力称为切内力τ(shearing force)。当切应力正比于切变速度(τ=dv/dx)时,其系数η称为流体的动度(viscosity)。若叩为一常数,则流体称为牛顿流体:反之,则称为非牛顿流体,此时的η称为表观黏度(apparent viscosity)。流体强度可通过毛细管法、转动法及落球法测定。
液体流动时为克服内摩擦需要消耗能量,若液体中存在分散颗粒,则液体的流线在颗粒附近受到影响,因此,胶体悬浮液的黏度与悬浮颗粒的��度、大小、形状以及与分散相和分散介质间的相互作用有关,通常胶体悬浮液的黏度(η)比纯溶剂的黏度(η0)高。为讨论问题的方便,将η/η0。定义为相对黏度ηrecl。下面主要讨论悬浮颗粒的浓度、形状以及与分散相与分散介质间的相互作用对稀胶体溶液黏度的影响。
(1)分散相浓度的影响
(2)颗粒形状的影响
对于V2O5、硝化纤维等这样的分散相为具有不对称形状胶体溶液,其实测黏度比利用式(2—9)计算所得的要大得多,这主要是因为流体流经颗粒质点时,除流线受干扰要消耗一部分能量外,颗粒质点的转动也要消耗额外的能量。
对于其他形状质点,也存在类似的黏度随质点轴比增加而增大的关系。
值得一提的是,不对称质点的表观黏度随流速梯度增加而下降。对于流场中的不对称的质点,在流速梯度的作用下,其必然受到一转矩作用,促使其轴与流线型于定向:但布朗运动使质点无规取向,这两相反作用使质点轴与流线成一定角度,流速梯度越大,质点轴与流线越趋一致,定向作用越强,故其表观黏度随流速梯度增加而下降。
……