Классификация дисперсных систем по структурно-механическим свойствам. Структурно механические свойства дисперсных систем Механические свойства дисперсных систем

Под структурой понимают взаимное расположение частей тела. Структура разбавленных агрегативно устойчивых лиозолей аналогична структуре истинных растворов. Увеличение концентрации частиц приводит к их агрегации, а затем к коагуляции. Возникновение структуры в дисперсных системах всегда связано с понятием коагуляции. Образование структуры проходит следующие стадии:

золь  структурированная жидкость  гель  твердообразные системы.

Структурирование приводит к изменению характера течения или полному отверждению жидкости и изменению всех ее свойств Дисперсные системы приобретают способность сопротивляться нагрузке, изменяется характер их течения и т.д. Особенности поведения различных систем при течение и деформации изучаются реологией – наукой о деформации и течении тел. Структурно-механические свойства дисперсных систем изучает физико-химическая механика, которая является разделом курс поверхностные явления и дисперсные системы. К структурно-механическим свойствам относятся: вязкость, пластичность, упругость и прочность.

Свободнодисперсное состояние лиозолей. Если частицы не взаимодействуют друг с другом и способны свободно перемещаться в дисперсионной среде, то такое состояние лиозолей называется свободнодисперсным. Свободнодисперсные системы текут подобно любой жидкости. Сопротивление внешнему давлению при течении характеризуется вязкостью. Но характер их течения отличается от ньютоновских жидкостей. Ньютоновскими жидкостями называются те, которые подчиняются закону Ньютона. Ньютон установил, что сила внутреннего трения (F) равная по величине, но обратная по направлению силе, приложенной извне, пропорциональна площади слоя (S), к которому приложена эта сила и изменению деформации во времени (скорости деформации dх/dτ):

F = η S(dх/dτ) = ηSγ

Коэффициент пропорциональности η называется коэффициент вязкости или вязкость жидкости. Отношение F/S = Р называется напряжением сдвига. Свободнодисперсные системы и ньютоновские жидкости текут при любом напряжении сдвига.

η = Р/γ. (XIII.1)

Для ньютоновских жидкостей вязкость – это величина постоянная при данной температуре и не зависит от напряжения сдвига (рис. XIII.1).

Лиозоли имеют ряд особенностей. Они не подчиняются закону Ньютона. Вязкость золя всегда больше, чем вязкость дисперсионной среды. Из за наличия частиц дисперсной фазы течение золей характеризуется ранней турбулентностью (т.е. число Рейнольдса Re для них меньше, чем для ньютоновских жидкостей). Вязкость золей зависит от способа измерения и градиента скорости, т.е. не является постоянной величиной. Поэтому коллоидные системы характеризуют эффективной вязкостью η*. Закон Ньютона для них запишется в виде

Р = η*γ. (XIII.2)

Зависимость вязкости свободнодисперсных золей от концентрации дисперсной фазы описывается различными формами уравнения Эйнштейна

(η – η о)/η о = Кφ;

η/ η о = 1+ Кφ ;

η = η о (1+ Кφ),

где η – вязкость золя;

η о – вязкость дисперсионной среды;

η/ η о – относительная вязкость золя; К – коэффициент, зависящий от формы частиц;

φ - объемная доля дисперсной фазы (V дис) в общем объеме системы (V) (φ =V дис /V).

Рисунок XIII.1 - Зависимость скорости деформации от напряжения сдвига для ньютоновских жидкостей (1) и свободнодисперных лиозолей (2).

Для сферических частиц при объемной доле дисперсной фазы ≤6 % уравнение Эйнштейна приобретает вид: η = η о (1+ 2,5φ), при объемной доле дисперсной фазы ≤30 % это уравнение записывается в виде

η = η о (1+ 2,5φ +14,7 φ 2). (XIII.3)

Зависимость вязкости золя от концентрации дисперсной фазы представлена на рис.

Структурирование золей . При повышении концентрации или в результате коагуляции в золях образуется пространственная структура. Структура представляет собой пространственный каркас, образованный частицами дисперсной фазы, которые связаны между собой. Такие структурированные дисперсные системы называются связаннодисперсными. Они характеризуются новым комплексом свойств, проявляют прочность, пластичность, эластичность, хрупкость.

Классификация структур по П.А.Ребиндеру . В зависимости от природы действующих в структурированной системе сил П.А Ребиндер предложил различать два основных вида структур: коагуляционные (обратимо разрушающиеся) и конденсационно - кристаллизационные (необратимо разрушающиеся).

Рисунок XIII.2- Зависимость вязкости ньютоновской жидкости (кривая 1), свободнодисперсного лиозоля (кривая 2), структурированного золя (кривая 3) от концентрации дисперсной фазы

Коагуляционные структуры возникают в результате потери агрегативной устойчивости системы и взаимодействия частиц в дальнем энергетическом минимуме энергетической кривой. При этом частицы не слипаются полностью, а только слабо взаимодействуют друг с другом определенными частями, на которых снят фактор устойчивости. Частицы образуют пространственную сетку, в системе происходит гелеобразование. При этом раствор меняет свои механические свойства. Схема полученной структуры показана на рис. XIII.3.

Дисперсные системы, в которых произошло образование коагуляционной структуры, называются гелями. Гелеобразование – обратимый процесс. Ему способствуют повышение концентрации дисперсной фазы, повышение степени дисперсности, добавление электролитов, асимметрия частиц дисперсной фазы, понижение температуры, добавление ПАВ.

Рисунок XIII.3- Схема структуры геля

Гели проявляют ряд характерных свойств. Самопроизвольное восстановление геля после его механического разрушения называется тиксотропией. Различают тиксотропию прочностную, которая связана с разрушением и образованием пространственной сетки и тиксотропию вязкостную, которая связана с разрушением и образованием агрегатов частиц.

Для гелей характерно явление синерезиса. Это самопроизвольное уменьшение размеров геля с одновременным выделением из него дисперсионной среды. суть этого явления состоит в том, что при хранении происходит перегруппировка частиц в геле, связи между ними увеличиваются и они сближаются между собой. Это вызывает выдавливание дисперсионной среды.

Гели имеют свойство высыхать с образованием ксерогеля и набухать при добавлении дисперсионной среды.

Гели характеризуются структурной вязкостью. При наличии коагуляционной структуры течение геля начинается только после ее разрушения. При этом напряжение Р превышает критическое напряжение сдвигаΘ , необходимое для разрушения структуры. ВеличинаΘ называется предел текучести, а течение гелей называется пластическим течением. Для описания свойств таких систем используют уравнение Бингама-Шведова:

Р- Θ = η’γ,

где η’ – пластическая вязкость.

Реологическая кривая для геля представлена на рис.

Рисунок XIII.4- Реологическая кривая геля

Конденсационно -кристаллизационные структуры возникают в результате химического взаимодействия между частицами и образования жесткой объемной структуры Этот процесс соответствует коагуляции в ближнем потенциальном минимуме энергетической кривой. Это типичные структуры для связаннодисперсных систем. Их разрушение происходит необратимо. Они не набухают, проявляют упруго-хрупкие свойства.

Возникновение структур и их характер обычно определяют, измеряя механические свойства систем: вязкость, упругость, пластичность, прочность. Поскольку эти свойства связаны со структурой, их называют структурно– механическими.

Структурно– механические свойства систем исследуют методами реологии.

Реология – наука о деформациях и течении материальных систем. Она изучает механические свойства систем по проявлению деформации под действием внешних напряжений.

Термин деформация означает относительное смещение точек системы, при котором не нарушается ее сплошность.

Внешнее напряжение – есть не что иное, как давление Р.

В механике сплошных сред доказывается, что в случае несжимаемых материалов, каковыми являются большинство дисперсных систем, все виды деформации (растяжение, сжатие, кручение и др.) можно свести к основной – деформации сдвига под действием напряжения сдвига Р (Н/м 2 =. Па). Скорость деформации является скоростью сдвига. Деформацию выражают обычно посредством безразмерных величин . Скорость деформации – , где t – время.

Изучая структурно– механические свойства дисперсных систем, можно определить, образуется ли в системе структура и каков ее характер.

СВОБОДНОДИСПЕРСНЫЕ (БЕССТРУКТУРНЫЕ) СИСТЕМЫ

Агрегативно устойчивые золи (бесструктурные системы) подчиняются законам Ньютона, Пуазейля и Эйнштейна.

Закон Ньютона устанавливает связь между скоростью деформации и напряжением сдвига:

(11.1)

Рис.11.2. Зависимость скорости деформации от напряжения сдвига

Рис.11.3. Зависимость расхода жидкости от давления

Рис. 11.4. Зависимость вязкости дисперсной системы от концентрации

где Р – напряжение сдвига, поддерживающее течение жидкости, Па; – деформация (течение) жидкости; – скорость деформации; – коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом вязкости или динамической вязкостью, Па – с; – величина, обратная вязкости, называется текучестью.

Уравнение (11.1) представляет собой уравнение прямой, представленной на рис. 11.2.

Вязкость – величина постоянная, не зависящая от Р.

Закон Пуазейля выражает зависимость объема жидкости, протекающей через трубу или капилляр, от давления:

где Q – расход жидкости в единицу времени; Р - давление в трубе; К – константа, определяемая геометрическими параметрами трубы или капилляра ,(r и l – радиус и длина трубы). Из графика, отвечающего закону Пуазейля (рис. 11.3), видно, что динамическая вязкость не зависит от давления, а скорость течения жидкости прямо пропорциональна давлению.

Закон Эйнштейна устанавливает зависимость вязкости бесструктурной жидкой дисперсной системы от концентрации дисперсной фазы:

(11.3)

где – динамическая вязкость дисперсионной среды; – объемная концентрация дисперсной фазы; – коэффициент, определяемый формой частиц дисперсной фазы. График, отвечающий закону Эйнштейна, дан на рис. 11.4.

Таким образом, относительное приращение вязкости прямо пропорционально относительному содержанию дисперсной фазы. Чем больше , тем сильнее выражено тормозящее влияние частиц, тем больше вязкость. Расчеты, проведенные Эйнштейном, показали, что для сферических частиц = 2,5, для частиц другой формы > 2,5. Жидкости, подчиняющиеся рассмотренным законам, называются ньютоновыми жидкостями.

ЖИДКООБРАЗНЫЕ СТРУКТУРИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ

При наличии структуры взаимодействием между частицами дисперсной фазы нельзя пренебречь. Прилагаемое напряжение сдвига не только заставляет жидкость течь, но и может разрушать существующую в ней структуру. Это неизбежно должно приводить к нарушению пропорциональности между прилагаемым напряжением Р и скоростью деформации , вязкость системы становится величиной, зависящей от Р. Следовательно, для таких жидкостей законы Ньютона, Пуазейля и Эйнштейна не выполняются. Такие жидкости называются неньютоновыми жидкостями.

Для описания связи между скоростью деформации и прилагаемым напряжением сдвига Р обычно используют эмпирическое уравнение Оствальда – Вейля:

Или , (11.4)

где k и n – постоянные, характеризующие данную жидкообразную систему.

При n – 1 и k = уравнение (11.4) превратится в уравнение Ньютона. Таким образом, отклонение величины n от единицы характеризует степень отклонения свойств неныотоновых жидкостей от ньютоновых. При n < 1 ньютоновская вязкость уменьшается с увеличением напряжения и скорости сдвига. Такие жидкости называются псевдопластическими.

При n > 1 ньютоновская вязкость жидкости увеличивается при увеличении напряжения и скорости сдвига. Такие жидкости называются дилатантными.

На рис. 11.5 представлена кривая течения псевдопластической жидкости. На кривой имеются три характерных участка. На участке I (OA) система ведет себя подобно ньютоновой жидкости с большой вязкостью .Такое поведение системы объясняется тем, что при малых скоростях течения структура, разрушаемая приложенной нагрузкой, успевает восстанавливаться. Такое течение называется ползучестью.

Рис.11.5. Кривая течения псевдопластической структурированной

жидкообразной системы

Ползучесть – это медленное течение с постоянной вязкостью без прогрессирующего разрушения структуры.

Для слабоструктурированных систем участок I обычно небольшой и его практически невозможно обнаружить. Для сильноструктурированных систем область значений Р, при которых наблюдается ползучесть, может быть весьма значительной. Напряжение Р к соответствует началу разрушения структуры.

На участке II (АВ) зависимость от Р теряет линейный характер, при этом вязкость уменьшается. Это уменьшение связано с разрушением структуры. В точке В структура практически полностью разрушена. Напряжение, отвечающее этой точке, называется предельным напряжением сдвига Р m . При напряжениях Р > Р m , когда структура системы разрушена, система течет подобно ньютоновой жидкости, имеющей вязкость .

Напряжение Р т называется пределом текучести – это минимальное напряжение сдвига, при котором ползучесть системы переходит в течение. Чем прочнее структура, тем выше предел текучести. Расход жидкости в единицу времени Q, протекающей через трубу при Р < Р m можно рассчитать по уравнению Бингама:

(11.5)

где – пластическая вязкость, она характеризует способность структуры к разрушению при изменении нагрузки, т. е. = f(Р).

Прочность структуры оценивается не только пределом текучести, но и разностью . Чем больше эта разность, тем прочнее структура. Значения и и могут различаться на несколько порядков. Так, для суспензии бентонитовой глины = 10 6 Па * с, a = 10 -2 Па * с.

ТВЕРДООБРАЗНЫЕ СТРУКТУРИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ

На рис. 11.6 изображена кривая течения твердообразной структурированной системы. Сравнивая эту кривую с аналогичной кривой для жидкообразной структурированной системы (см. рис. 11.5), видим, что на первой кривой появился горизонтальный участок IV, совпадающий с осью абсцисс. Он заканчивается при достижении давления, равного PS, называемого статическим предельным напряжением сдвига. При Р < PS система не только не течет, но и не проявляет свойств ползучести, . Величина PS характеризует прочность сплошной пространственной сетки.

Рис.11.6. Кривая течения твердообразной структурированной системы

При Р > PS кривая течения твердообразной системы аналогична кривой течения жидкообразной системы, рассмотренной выше.

Для твердообразных упругопластичных тел на много порядков больше, чем для жидкообразных и при достижении предела текучести Р Т наступает лавинообразное разрушение структуры с последующим пластическим течением.

В упругохрупких телах течение не наблюдается, так как напряжение, при котором происходит хрупкий разрыв, достигается раньше, чем предел текучести.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Свойства дисперсных систем зависят от концентрации частиц дисперсной фазы. В разбавленных золях расстояния между частицами сравнительно велики и взаимодействием между ними можно пренебречь. Такие системы являются свободнодисперсными (бесструктурными).

При увеличении концентрации дисперсной фазы между частицами возникают контакты, образуется структура.

Структурированные коллоидные системы делятся на коагуляционные и конденсационно-кристаллизационные. Коагуляционные структуры – гели, в которых частицы дисперсной фазы разделены прослойками дисперсионной среды, образуются за счет ван– дер– ваальсовых сил и обладают малой прочностью. Для этих структур характерны свойства тиксотропии и синерезиса. При определенных условиях гели могут превращаться в золи.

Конденсационно– кристаллизационные структуры образуются за счет непосредственного химического взаимодействия между частицами, характерны для связнодиспересных систем с твердой дисперсионной средой и придают им твердость и хрупкость. Превращение коагуляционных структур в конденсационно– кристаллизационные является процессом необратимым.

Структурированные системы обладают способностью деформироваться под влиянием механических нагрузок, а в некоторых случаях происходит их течение. Изучение таких систем с целью выявления наличия структуры и ее характера осуществляется методами реологии – науки о деформациях и течении материальных систем.

Бесструктурные системы, жидкообразные коагуляционные и твердообразные системы различаются по структурно-механическим свойствам (вязкости, упругости, прочности и пластичности).

Бесструктурные коллоидные системы, подобно чистым жидкостям, подчиняются законам Ньютона, Пуазейля и Эйнштейна. Они обладают постоянной вязкостью, не зависящей от приложенных нагрузок. Они называются ньютоновыми жидкостями.

Жидкообразные структурированные системы называются неньтоновыми жидкостями – их течение не подчиняется закону Ньютона, а вязкость зависит от напряжения сдвига. При некотором напряжении сдвига, называемом предельным, происходит полное разрушение структуры и система течет подобно ньютоновой жидкости, при этом вязкость системы становится минимальной.

Твердообразные структурированные системы характеризуются наличием первого (статического) предельного напряжения сдвига, до достижения которого жидкость не течет и не проявляет свойства ползучести. Для многих твердообразных тел разрушение структуры происходит при напряжениях, меньших предела текучести.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1.Какие структурированные системы называются коагуляционными? За счет каких сил они образуются?

2.В чем состоят особенности конденсационно– кристаллизационных структур?

3.Какие свойства называются тиксотропией и синерезисом?

4.Какие свойства относятся к структурно– механическим? Почему они так называются?

5.Какие зависимости изучает реология?

6.Какие жидкости называются ньютоновыми? Каким законам они подчиняются?

7.Какие участки имеются на кривых течения жидкообразных систем?

8.Какое явление называется ползучестью? Для какихсистем это явление наблюдается?

9.В чем состоят особенности течения твердообразных систем?

10, Что можно сказать о влиянии скорости сдвига на ньютоновскую вязкость для разных систем?

Закончив изучение главы 11, вы должны знать:

Причины структурообразования в дисперсных системах;

Виды структурированных дисперсных систем, их особенности;

Основные структурно– механические свойства разных систем.

ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ

ЛИОФИЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

Большинство дисперсных системявляются лиофобными. Для них характерны:

Гетерогенность, наличие четко выраженной межфазной границы;

Высокаястепень раздробленности дисперсной фазы;

Процесс диспергирования является несамопроизвольным, требует затраты энергии;

Наличие избытка свободной поверхностной энергии, что обусловливает стремлениек коагуляции. Свойства лиофобных систем былиподробно рассмот– рены в предыдущихглавах.

Теперь мы переходим к рассмотрению лиофильных систем, свойства которых принципиально отличаются от свойств лиофобных систем, а именно:

Образование этих систем происходит самопроизвольно, часто с выделением энергии;

Имеет место сильное межмолекулярное взаимодействие между частицами дисперсной фазы и дисперсионной средой. Межфазовое поверхностное натяжение очень мало, а межфазовая граница размыта;

Системы являются термодинамически устойчивыми, что означает постоянство во времени концентрации и размеров частиц.

К лиофильным системам относятся:

Коллоидные поверхностно– активные вещества (ПАВ);

Растворы высокомолекулярных соединений (ВМС).

ГЛАВА 12

КОЛЛОИДНЫЕ ПОВЕРХНОСТНО–АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА

О поверхностно– активных веществах шла речь в связи с адсорбцией молекул на поверхности жидкого раствора (глава 3). Вспомним определение ПАВ:

ПАВ – это вещества, добавление которых в гетерогенную систему уменьшает поверхностное натяжение на границе раздела фаз. При этом во всем интервале концентраций вплоть до насыщенного раствора ПАВ находятся в молекулярно-дисперсном состоянии, т. е. системы являются гомогенными.

При удлинении углеводородной цепи до 8– 10 атомов углерода возникает новое свойство – способность молекул ПАВ объединяться в агрегаты, содержащие десятки молекул и называемые мицеллами. При малых концент– рациях эти ПАВ образуют истинные растворы. При увеличении концентрации раствора до определенной величины, называемой критической концентрацией мицел-лообразования (ККМ), в растворе наряду с молекулами ПАВ присутствуют мицеллы, т. е. появляется новая фаза. Такие системы характеризуются двумя свойствами: высокой дисперсностью и гетерогенностью, т. е. обладают свойствами коллоидных растворов.

Коллоидные ПАВ – это вещества, которые не только снижают поверхностное натяжение на границе раздела фаз, но при определенных концентрациях способны к самопроизвольному мицеллообразованию, т. е, к обра – зованию новой фазы.

Отличие коллоидных ПАВ от обычных заключается только в длине углеводородного радикала.

DSM - система классификации Американской психиатрической ассоциации

E. Це мієлінове нервове волокно центральної нервової системи

Fimmtadómur - завершение строительства административной системы

III. Раздел «Структурно - механические свойства дисперсных систем»

1. Структурирование в коллоидных и полимерных системах. Гели и студни. Их свойства, механизм образования и практическое значение. Тиксотропия и синтерезис

Согласно А.И. Рабинерсону и Г.И. Фуксу, структуры, образующиеся в высокодисперсных системах, можно классифицировать по их плотности:

1. Пространственные - структуры характерны для дисперсных систем с анизодиаметрическими частицами;

2. Компактные - структуры часто возникают в системах с изодиаметрическими частицами.

При истинной коагуляции, когда частицы полностью теряют фактор устойчивости, они слипаются друг с другом, образуя компонентные агрегаты. Достигнув определенного размера, эти агрегаты образуют плотный коагулят. Если же происходит неполная астабилизация системы, то фактор устойчивости будет снят только с некоторых участков поверхности частиц, да ито не полностью, и в результате этого частицы, слипаясь по таким местам, образуют пространственную сетку, в петлях которой находится дисперсная среда. Происходит гелеобразование.

Гелеобразованием называют переход коллоидного раствора из свободнодисперсного состояния (золя) в связомодисперсионное состояние (гель).

На гелеобразование влияет ряд факторов:

· концентрация дисперсной среды;

· уменьшение размера частиц;

· температура;

· механическое воздействие.

Аналогичный переход раствора ВМС в студень называется застудневанием. Оно может происходить спонтанно, в результате изменения температуры при концентрировании раствора или при добавлении к нему не слишком большого количества электролита.

Студни обладают такими свойствами как вязкость, осмотическое давление, эластичность, текучесть, особенность рассеивать свет, тиксотропные свойства, синтерезис.

Тиксотропия - способность структур после их разрушения в результате какого-нибудь механического воздействия самопроизвольно восстанавливаться во времени.

Синтерезис - самопроизвольное уменьшение размеров геля с одновременным выделением из него дисперсной среды, содержащейся в петлях геля.

Студни и процесс застудневания имеют большое значение в медицине, биологии, техники, хлебопекарной промышленности. Образование клеевого слоя при склеивании, желатировании пироксилина, получение искусственного волокна, дубление кожи.

2. Коагуляционные и конденсационно-кристаллизационные структуры по П.А. Ребиндеру

Согласно Ребиндеру, структуры в коллоидных и микрогетерогенных системах можно разделить на:

· коагуляционные (тиксотропно-обратимые) - структуры, возникающие в результате понижения агрегативной устойчивости дисперсных систем, когда частицы полностью теряют фактор устойчивости, они слипаются друг с другом, образуя компактные агрегаты.

· конденсационно-кристаллизационные (необратимые - разрушаюшиеся структуры) - связи между частицами образованы за счет химических сил. Эти структуры возникают либо в результате образования прочных химических связей между частицами, либо вследствие сращивания кристалликов в процессе выкристаллизовывания новой фазы.

3 Нормальные ньютоновские жидкости, структурированные жидкости. Вязкость. Аномалия вязкости. Уравнение Ньютона, Пуазейля, Бингама. Реологические зависимости. Уравнения Эйнштейна для определения вязкости коллоидных систем

Жидкообразные тела классифицируют на:

1. ньютоновские жидкости - системы, вязкость которых не зависит от напряжения сдвига и является постоянной величиной в соответствии с законом Ньютона;

2. структурированные - течение которых не следует закону Ньютона, их вязкость зависит от напряжения сдвига;

2.1 стационарные - реологические свойства которых не изменяются со временем;

2.2 нестационарные - для которых эти характеристики зависят от времени.

Вязкость - способность жидкого вещества оказывать сопротивление движению. В жидкостях вязкость обусловлена внутренним давлением и с повышением температуры вязкость понижается. В газах вязкость обусловлена тепловым движением молекул, с повышением температуры вязкость возрастает.

Коэффициент вязкости представляет собой силу сопротивления, которая возникает между слоями текучего тела с поверхностями площадью и удаленными друг от друга на расстояние при перемещении их относительно друг друга со скоростью.

Динамическая вязкость

Свойства вещества, противоположные вязкости, называется текучестью, а величину противоположная коэффициенту вязкости коэффициент вязкости.

Кинематическая вязкость учитывает плотность вещества и связана с динамической вязкостью:

Жидкости способные течь, но не подчиняющиеся закону Ньютона, принято называть аномальными.

По определению вязкости, данному Ньютоном, сила внутреннего трения, равная по значению, но обратная по направлению приложенной извне силе, пропорциональная площади слоя, к которому приложена эта сила, и градиенту скорости движения между слоями:

Относя силу к площади, тогда уравнение будет выглядеть так:

где - напряжение сдвига, поддерживающее течение жидкости.

Ламинарное течение жидкости по трубкам описывается уравнением Пуазейля:

где - объемная скорость истечения;

Радиус и длина трубки;

Разность давлений на концах трубки;

Вязкость жидкости.

Бингам выразил пластическую вязкость уравнением:

где - угол, образуемый прямой с осью абцисс.

Однако для большинства структурированных коллоидных систем зависимость от выражается не прямой, а кривой.

Причина такого явления заключается в том, что при достижении предела текучести структура разрушается не сразу, а постепенно по мере увеличения градиента скорости жидкости.

Различают три критических напряжения сдвига:

1. - первый, или минимальный, предел текучести, соответствующий началу течения.

2. - предел текучести по Бингаму, отвечающий отрезку на оси абсцисс, отсекаемому продолжением прямолинейного участка кривой.

3. - максимальный предел текучести, соответствующий значению, при которой кривая переходит в прямую линию.

Первая аксиома реологии: при всестороннем равномерном сжатии материальные системы ведут себя одинаково - как идеальные упругие тела.

Вторая аксиома реологии: любая материальная система обладает всеми реологическими свойствами.

Эйнштейном была установлена связь между вязкостью дисперсной системы и объемной долей дисперсной фазы:

где - вязкость дисперсной среды.

Была установлено, что коэффициент при зависит от формы частиц, поэтому уравнению Эйнштейна можно придать более общий вид:

где - коэффициент, зависящий от формы частицы дисперсной фазы.

Для относительной и удельной вязкости дисперсной системы уравнение Эйнштейна переходит в следующие соотношения:

Далеко не все вещества растворимы друг в друге, т. е. образуют истинные растворы. Конечно, можно искусственно измельчить одно вещество и распределить его в объеме другого, но в любом случае такая система будет гетерогенной. Например...

Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию. Особенности каждой системы

По размеру частиц дисперсной фазы различают грубодисперсные системы (взвеси) с размером частиц более 500 нм и тонкодисперсные (коллоидные растворы или коллоиды) с размерами частиц от 1 до 500 нм...

Коллоидная химия

1. Молекулярно - кинетические свойства коллоидов. Броуновское движение Молекулярно-кинетические свойства коллоидных систем и растворов ВМС, как и газов, и молекулярных или ионных растворов, обнаруживаются в таких явлениях...

Коллоидная химия

1. Оптические свойства коллоидных систем. Опалесценция и флуоресценция Прохождение света через коллоидную систему вызывает три оптических эффекта: поглощение, отражение и рассеивание лучей. Поглощение свойственно всем системам...

Коллоидная химия

1. Суспензии. Способы получения и стабилизации. Особенности суспензий и их применение Суспензии - системы с твердой дисперсной фазой и жидкой дисперсионной средой, размеры частиц которых превышают коллоидные размеры...

Коллоидные системы в организме и их функции

Типы и свойства коллоидных систем. Физические свойства коллоидной дисперсной системы зависят от соответствующих свойств фаз, составляющих коллоидную систему. Например...

Никель и его соединения

Атомная масса 58,71. Плотность при 20ОС, г/см3 ? 8, 9. Температура, ОС: - плавления - 1453. - кипения - 2140. Скрытая теплота, кал/г: - плавления - 73. - испарения - 1450. Удельное электросопротивление при 20o С, Ом. мм2/м? 0, 068. Модуль нормальной упругости...

Производство 1,2-дихлорэтана

Свойства алюминия и области применения в промышленности и быту

В последующие годы благодаря сравнительной простоте получения и привлекательным свойствам опубликовано много работ о свойствах алюминия...

Способы смешения полимеров

На рисунке 4 представлены типичные зависимости прочности и относительного удлинения при разрыве от состава полимерной композиции...

Физико-химические методы исследования нефтяного шлама

Механические примеси содержатся в сырой нефти в виде песка, глинистых минералов и различных солей, которые находятся во взвешенном состоянии...

Физические свойства полимеров

Релаксационные свойства кристаллических полимеров ярко проявляются в кинетических особенностях процесса их кристаллизации: 1...

Химическая характеристика природных вод - объектов эколого-аналитического контроля

Рисунок 1 природный вода атмосфера гидролиз Объектом эколого-аналитического контроля являются воды - пресные, поверхностные, подземные, морские, а также атмосферные осадки, талые воды, сточные воды, сбрасываемые в поверхностные водоемы...

Химия фуллеренов

Молекулы фуллеренов обладают высокой механической прочностью.Теоретические оценки модуля объемного сжатия. В для отдельной молекулы фуллерена С60 дают величины ~720 ? 900 ГПа. У кристалла алмаза В ~ 450 ГПа, т.е. он в два раза более легко сжимаем...

Химия элементов IБ группы

Золото давно является объектом научных исследований и относится к числу металлов, чьи свойства изучены достаточно глубоко. Атомный номер золота 79, атомная масса 197.967, атомный объем 10.2см /моль...

Под структурой тел обычно понимают пространственное взаимное расположение составных частей тела: атомов, молекул, мелких частиц. Структура разбавленных агрегативно устойчивых дисперсных систем по ряду свойств очень похожа на структуру истинных растворов. Основное отличие состоит в том, что в дисперсных (гетерогенных) системах частицы дисперсной фазы и молекулы дисперсионной среды сильно различаются по размерам. Увеличение концентрации дисперсной фазы приводит к взаимодействию ее частиц. Изменение свойств дисперсных систем с ростом концентрации происходит постепенно до тех пор, пока не наступит коагуляция частиц. В коллоидной химии понятия структуры и структурообразования принято связывать именно с коагуляцией. В процессе коагуляции происходит образование пространственной структурной сетки из частиц дисперсной фазы, что резко увеличивает прочность системы.

Таким образом, структурообразование в свободнодисперсных системах есть результат потери их агрегативной устойчивости. По мере увеличения прочности структуры свободнодисперсная система переходит в связнодисперсную систему.

Широкий спектр структурно-механических свойств отражает многообразие природных и синтетических тел, большинство из которых являются дисперсными системами со всевозможной комбинацией фаз, различающихся природой и агрегатным состоянием, размером частиц и взаимодействиями между ними. Поэтому структурно-механические свойства дисперсных систем представляются непрерывным и бесконечным рядом не только промежуточных, аддитивно складываемых свойств, но и качественно новых, не присущих отдельным компонентам. Умение управлять процессами, протекающими в дисперсных системах, открывает неограниченные возможности для получения материалов с заданными свойствами.

При образовании коагуляционных структур взаимодействие частиц, осуществляемое через прослойки дисперсионной среды, является, как правило, ван-дер-ваальсовым, и поэтому пространственный каркас такой структуры не может отличаться высокой прочностью. Механические свойства коагуляционных структур определяются не столько свойствами частиц, образующих структуру, сколько характером и особенностями межчастичных связей и прослоек среды.

Коагуляционные структуры имеют обычно жидкую дисперсионную среду. Для них характерна способность восстанавливать структуру во времени после ее механического разрушения. Это явление получило название тиксотропии . Соответственно подобные структуры часто еще называют коагуляционно-тиксотропными.

Самопроизвольное восстановление коагуляционной структуры свидетельствует о том, что она обладает наибольшей механической прочностью при относительном минимуме энергии Гиббса.

В практической деятельности люди используют реальные тела с разнообразной структурой. Как правило, материалы и изделия из них являются твердыми телами, имеющими конденсационно-кристаллизационные структуры (металлы, сплавы, керамика, бетон и др.), а сырье и промежуточные продукты чаще всего представляют собой жидкообразные или твердообразные системы с коагуляционной структурой. Последние очень удобны в технологии материалов, поскольку обеспечивают возможность регулирования состава и однородности, а в технологии изделий - регулирование процессов формования и др.

Рис.39. Типичные кривые течения жидкообразных тел:

1- ньютоновские жидкости; 2- псевдопластические жидкости; 3- дилатантные жидкости

Рис.40. Типичные кривые течения твердообразных тел:

1 - бингамовское тело; 2 -псевдопластическое твердообразное тело; 3 - пластическое дилатантное тело

Разнообразие структур в реальных дисперсных системах не позволяет четко разделить их. Безусловно, существует множество промежуточных состояний систем. И все же предложенная П.А. Ребиндером классификация структур дисперсных систем помогает связать механические свойства тел с их строением.

Имеются классификации тел, основанные на их реологических свойствах. В соответствии с этими свойствами все реальные тела принято делить на жидкообразные (предел текучести равен нулю, P* = 0) и твердообразные (P* >0).

Жидкообразные тела классифицируют на ньютоновские и неньютоновские жидкости .

Ньютоновскими жидкостями называют системы, вязкость которых не зависит от напряжения сдвига и является постоянной величиной в соответствии с законом Ньютона.

Течение неньютоновских жидкостей не следует закону Ньютона, их вязкость зависит от напряжения сдвига. В свою очередь, они подразделяются на стационарные, реологические свойства которых не изменяются со временем, и нестационарные, для которых эти характеристики зависят от времени. Среди неньютоновских стационарных жидкостей различают псевдопластические и дилатантные. Типичные зависимости скорости относительной деформации жидкообразных тел от напряжения сдвига (кривые течения, или реологические кривые) представлены на рис.39.

Экспериментальные исследования показали, что графические зависимости между напряжением сдвига и скоростью деформации, представленные в логарифмических координатах, для стационарных жидкообразных систем часто оказываются линейными и различаются только тангенсом угла наклона прямой. Поэтому общую зависимость напряжения сдвига от скорости относительной деформации можно выразить в виде степенной функции:

где k и п - постоянные, характеризующие данную жидкообразную систему.

Двухпараметрическое уравнение (XIV.7) известно под названием математической модели Оствальда - Вейля.

Если п = 1, жидкость является ньютоновской и константа k совпадает со значением ньютоновской вязкости η (прямая 1на рис.39). Таким образом, отклонение п от единицы характеризует степень отклонения свойств жидкости от ньютоновских. Для псевдопластических жидкостей (п < 1)характерно снижение вязкости с ростом скорости деформации сдвига (кривая 2на рис.39). Для дилатантных жидкостей n >1 и вязкость растет с увеличением скорости деформации сдвига (кривая 3на рис.39).

Разбавленные дисперсные системы с ровноосными частицами обычно представляют собой ньютоновские жидкости. К псевдопластическим жидкостям относятся суспензии, содержащие асимметричные частицы, и растворы полимеров. По мере увеличения напряжения сдвига частицы суспензии постепенно ориентируются своими большими осями вдоль направления потока. Хаотическое движение частиц меняется на упорядоченное, что ведет к уменьшению вязкости. Дилатантные жидкости встречаются редко, их свойства характерны, например, для некоторых керамических масс. Дилатантное поведение наблюдается у дисперсных систем с большим содержанием твердой фазы. При течении таких дисперсных систем под действием малых нагрузок дисперсионная среда играет роль смазки, уменьшая силу трения и соответственно вязкость. С возрастанием нагрузки плотная упаковка частиц нарушается (разрыхляется), объем системы несколько увеличивается (увеличивается межчастичный объем), что приводит к оттоку жидкости в расширенные участки и недостатку ее для смазки трущихся друг о друга частиц, т. е. вязкость возрастает.

Твердообразные дисперсные системы подразделяют на бингамовские и небингамовские. Их поведение описывается общим уравнением:

При п = 1уравнению следует бингамовское тело, n > 1 - пластическое дилатантное тело и п < 1- псевдопластическое твердообразное тело (рис.40).

Необходимо отметить, что твердообразные и жидкообразные тела отличаются не только наличием или отсутствием предела текучести, но и определенным поведением при развитии деформации. Для структурированных жидкостей с ростом нагрузки характерен переход к ньютоновскому течению, отвечающему предельно разрушенной структуре; для твердообразных тел увеличение нагрузки приводит к разрыву сплошности тела и его разрушению. Имеется множество систем, обладающих промежуточными структурно-механическими свойствами.

По реологическим свойствам к бингамовским твердообразным системам очень близки промывочные жидкости, шламы, масляные краски т. д. Они отличаются небольшим пределом текучести, а при развитии деформации ведут себя как структурированные жидкости. Такие системы относят к неньютоновским жидкостям.

Для типичных твердообразных тел характерен значительный предел текучести. Хрупкое тело разрушается при нагрузке, меньшей предела текучести (предела упругости). В большинстве реальных твердых тел пластические деформации развиваются при всех нагрузках, но часто в области малых нагрузок ими можно пренебречь.

Таким образом, деление твердых тел на упругие, пластичные и хрупкие также до известной степени условно, так как характер деформации зависит от условий, типа напряжений, продолжительности их действия и других факторов. К хрупким твердообразным телам можно отнести неорганические материалы типа бетонов, керамики и др. Металлы и сплавы обладают пластическими свойствами. Высокоэластическое и вязкотекучее состояния более характерны для органических пластиков.

Для нестационарных систем, реологические свойства которых изменяются со временем, характерно явление тиксотропии . Тиксотропия - специфическое свойство коагуляционных структур. Разрушение структуры выражается в разрыве контактов между частицами дисперсной фазы, а ее тиксотропное восстановление - в возобновлении этих контактов вследствие подвижности среды и броуновского движения частиц. Восстановление структуры обычно контролируется по увеличению вязкости системы, поэтому явление тиксотропии можно определить как уменьшение вязкости системы во времени при наложении нагрузки и постепенный рост вязкости после снятия нагрузки.

Ярко выраженной тиксотропией обладают суспензии бентонитовой глины с концентрацией дисперсной фазы более 10%. В спокойном состоянии эта система представляет собой пластическое твердообразное тело, которое не течет под действием силы тяжести. После встряхивания суспензия настолько разжижается, что может легко вытекать из сосуда. Через определенное время выдерживания суспензии в спокойном состоянии она снова превращается в нетекучую структурированную систему. Это обстоятельство необходимо учитывать при перекачке суспензий, которые могут затвердевать в случае возможной остановки насосов.

Транскрипт

1 ядерный университет «МИФИ» Утверждаю зав. кафедрой ХиТМСЭ д р. техн. наук, профессор Гузеев В.В г. А.В. Конькова СТРУКТУРНО МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ Руководство к лабораторной работе Северск 2010

2 УДК ББК К Конькова А. В. Структурно механические свойства дисперсных систем: руководство к лабораторной работе. / А.В. Конькова Северск: Изд во СТИ НИЯУ МИФИ, с. Руководство содержит план коллоквиума, теоретическую часть, экспериментальную часть и список рекомендуемой литературы. Предназначено для студентов специальности СТИ НИЯУ МИФИ при выполнении лабораторных работ по курсу «Поверхностные явления и дисперсные системы». Руководство одобрено на заседании кафедры ХиТМСЭ (протокол 25 от 22 июня 2009 г.). Печатается в соответствии с планом выпуска учебно методической литературы на 2010 г., утверждённым Ученым советом СТИ НИЯУ МИФИ. Рег. 65/09 от «15» Рецензент О.А. Ожерельев доцент кафедры ХиТМСЭ СТИ НИЯУ МИФИ, канд. техн. наук Редактор Р.В. Фирсова Подписано к печати Формат 60х84/32 Гарнитура Times New Roman. Бумага писчая 2 Плоская печать. Усл. печ. л. 0,35 Уч. изд. л. 0,63 Тираж 50 экз. Заказ 2 Отпечатано в ИПО СТИ НИЯУ МИФИ, г. Северск Томской обл., пр. Коммунистический, 65

3 Содержание 1 План коллоквиума Теоретическая часть Экспериментальная часть Рекомендуемая литература

4 4 1 План коллоквиума 1.1 Структурированные системы, причины и условия иx образования. 1.2 Явления тиксотропии, синерезиса и набухания. 1.3 Вязкость истинных и коллоидных растворов. Закон вязкости Ньютона. Размерность вязкости. 1.4 Уравнение Пуазейля, условия его применимости. 1.5 Ньютоновы и неньютоновы жидкости. Структурная или аномальная вязкость, причины ее возникновения. 1.6 Зависимость вязкости от концентрации раствора. 1.7 Капиллярный метод определения вязкости. 2 Теоретическая часть Коллоидные и микрогетерогенные системы с жидкой и твердой дисперсионной средой обладают определенными механическими свойствами вязкостью, пластичностью. Эти свойства связаны со структурой этих систем, поэтому их называют структурно механическими свойствами. По взаимодействию между частицами дисперсные системы разделяются на свободнодисперсные и связнодисперсные. К свободнодисперсным системам относятся бесструктурные системы, в которых частицы дисперсной фазы не связаны друг с другом в одну сплошную сетку и способны независимо перемещаться в дисперсионной среде под влиянием броуновского движения или силы тяжести. Такие системы не оказывают сопротивления усилию сдвига, обладают текучестью и всеми остальными свойствами, характерными для обычных жидкостей (золи свободнодисперсные системы). В связнодисперсных системах частицы связаны друг с другом межмолекулярными силами, образуя в дисперсионной среде своеобразные пространственные сетки или каркасы (структуры). Частицы, образующие структуру, не способны к свободному перемещению и могут совершать лишь колебательные движения. К таким системам относятся гели (студни), концентрированные суспензии (пасты) и концентрированные эмульсии и пены, а также порошки. Гелями и студнями называют твердообразные нетекучие структурированные системы, образовавшиеся в результате действия молекулярных сил сцепления между коллоидными частицами или макромолекулами полимеров. Ячейки пространственных сеток гелей и студней заполнены растворителем. В зависимости от природы веществ получаются либо хрупкие гели структурированные двухфазные системы, либо эластичные гели, т.е. студни структурированные однофазные системы. Хрупкие гели получаются из жестких коллоидных частиц в результате коагуляции золей. Эластичные гели, называемые студнями, образуются благодаря сцеплению макромолекул органических полимеров (каучука, желатина и др.).

5 Связнодисперсные системы в определенной степени обладают свойствами твердых тел способностью сохранять форму, некоторой прочностью, упругостью, эластичностью. Однако из за непрочных связей сетки структуры сравнительно легко разрушаются и эти системы приобретают способность течь. Промежуточное положение между свободнодисперсными и связнодисперсными системами занимают переходные системы (структурированные жидкости). Частицы этих систем связаны друг с другом в рыхлые агрегаты, но не образуют сплошной структуры. Такие агрегаты можно рассматривать как обрывки пространственной сетки, которая по тем или иным причинам не получилась сплошной. Структурированные жидкости обладают структурно механическими свойствами, промежуточными между свойствами свободно и связнодисперсных систем. Эти системы способны течь, но они не подчиняются при этом законам течения обычных жидкостей. Примерами структурированной жидкости могут служить разбавленные суспензии глин, плазма крови. Структуры, образующиеся в высокодисперсных системах, делят на коагуляционные и конденсационно кристаллизационные. Первые образуются путем сцепления частиц межмолекулярными силами в звенья, цепочки, пространственные сетки, в петлях которых находится дисперсионная среда. Прослойки дисперсионной среды между частицами в местах их сцепления могут иметь разную толщину или совсем отсутствовать. При отсутствии прослоек образуются наиболее прочные, но и наиболее хрупкие коагуляционные структуры. Наличие тонкой жидкостной прослойки между частицами обусловливает меньшую прочность структуры, но зато придает ей пластичность. Чем толще прослойка среды, тем меньше прочность структуры и тем жидкообразней система. Если коагуляционные структуры образуются под действием межмолекулярных сил, то конденсационно кристаллизационные структуры образуются за счет химических сил. Эти структуры возникают либо в результате образования прочных химических связей между частицами (конденсационные структуры), либо вследствие сращивания кристалликов в процессе кристаллизации новой фазы (кристаллизационные структуры). Структуры с такими прочными связями проявляют упруго хрупкие свойства. Кристаллизационное структурообразование имеет большое значение для твердения минеральных вяжущих средств в строительных материалах на основе цементов, гипса и др. Коагуляционные структуры (гели) способны постепенно упрочняться во времени; они сжимаются, выделяя часть жидкости, заключенной в сетке или каркасе. Это явление называется синерезисом. Причина синерезиса заключается в том, что в результате теплового движения происходит перегруппировка частиц в пространстве. При этом увеличивается число и прочность контактов между частицами, что неизбежно ведет к сжатию геля и вы- 5

6 теснению из него дисперсионной среды. Синерезису способствуют все факторы, вызывающие коагуляцию (добавление электролита, изменение температуры и др.). Системы с коагуляционной структурой, из которых высушиванием удалена жидкость, способны поглощать эту жидкость вновь. При соприкосновении с жидкостью элементы структуры сухого геля раздвигаются и образовавшиеся промежутки снова заполняются дисперсионной средой. Это явление называется набуханием. Набухание приводит к резкому снижению прочности структуры и к возрастанию пластических и эластических свойств данного тела. Многие гели и студни под влиянием механических воздействий при перемешивании, встряхивании и т. д., способны разжижаться и переходить в золи и растворы полимеров, а затем, при хранении в покое, вновь застудневать. Способность структур самопроизвольно восстанавливаться во времени после их разрушения в результате механического воздействия называется тиксотропией. Тиксотропию можно рассматривать как обратимый изотермический процесс гель золь; студень раствор. Явление тиксотропии объясняется тем, что нарушенные связи со временем восстанавливаются в результате случайных удачных соударений частиц, находящихся в броуновском движений. Коагуляционные структуры тиксотропны, т.е. способны обратимо восстанавливаться после механического разрушения; структуры же конденсационно кристаллизационные при механическом воздействии разрушаются необратимо. Многие структурированные системы, характеризующиеся малой прочностью, обладают вязкостью, близкой к вязкости чистых жидкостей. Вязкость жидкостей, называемая иногда внутренним трением, представляет собой сопротивляемость жидкости ее движению под действием внешних сил. Внутреннее трение в жидкостях обусловлено силами сцепления между молекулами. Ярче всего внутреннее трение проявляется в жидкости, текущей под действием внешней силы по трубке. 6

7 Постулат Ньютона: сила F, дин, вязкого сопротивления жидкости, равная по величине и обратная по направлению внешней силе, равна: dυ F = η S, (1) dx где η (эта) коэффициент вязкости или вязкость жидкости, П; S площадь контакта движущихся слоев жидкости, см 2 ; dυ градиент скорости. dx Когда по трубке течет жидкость, ее масса разделяется на параллельные слои. Слой жидкости, прилигающий к стенкам, прилипает к ним и остается неподвижным, следующие же слои перемещаются с тем большей скоростью, чем ближе они к оси трубки. Каждый слой, таким образом, движется со своей скоростью υ, причем скорость слоев уменьшается от оси трубки к её краям. Если обозначить разность скоростей между двумя соседними слоями через υ, а расстояние между слоями через x, то υ/ x (или при очень малой разности скоростей и тонких слоях жидкости dυ/dx) будет называться градиентом скорости. [ η ] = [ F] [ x] [ S υ]. Единицу вязкости в честь французского ученого Пуазейля называют пуазом (П). 1 пуаз соответствует вязкости жидкости при которой сила в 1 дину, действующая на площадь в 1 см 2 в направлении движения жидкости, вызывает течение с градиентом скорости, равным единице. Вязкость в 1 пуаз очень большая величина, поэтому чаще пользуются величиной в 100 раз меньшей сантипуазом. Величина 1/η обратная вязкости, называется текучестью. Она характеризует подвижность жидкости под влиянием внешних воздействий. Постулат Ньютона справедлив, и вязкость является константой вещества лишь в том случае, когда жидкость течет послойно. Такой поток называется ламинарным. Но ламинарный поток с повышением скорости может перейти в турбулентный слои начнут перемешиваться и образуют завихрения. В этих условиях постулат Ньютона уже не применим. 7

8 Ламинарное течение по трубкам описывается также вторым законом вязкого течения уравнением Пуазейля: 4 π r P τ V =, (2) 8η l где V объем жидкости, протекающей через трубку за время τ; r и l радиус и длина трубки; P разность давлений на rонцах трубки; η вязкость жидкости. Уравнение Пуазейля используется в капиллярном методе определения вязкости. Метод основан на измерении времени вытекания определенного объема жидкости V через капилляр, радиус и длина которого постоянны. В обычном капиллярном вискозиметре постоянен и объем V. Поэтому вязкость пропорциональна произведению Рτ, где τ время, за которое жидкость объемом V протекла через капилляр. Постулат Ньютона и уравнение Пуазейля применимы лишь для чистых жидкостей, растворов низкомолекулярных веществ и некоторых коллоидов. В условиях капиллярного потока вязкость сохраняет постоянное значение, т.е. не зависит от внешней силы или давления, под действием которого происходит течение, как показано на рисунке 1. Однако при некотором давлении скорость течения приобретает величину, превышающую критическое значение, и поток становится турбулентным. В этих условиях вязкость уже не является константой вещества и начинает увеличиваться с ростом давления, так как в условиях турбулентности законы вязкого течения (Ньютона и Пуазейля) неприменимы. Такой характер зависимости изображен кривой 1 (см. рисунок 1). 1 истинная жидкость; 2 аномальная жидкость Рисунок 1 Зависимость вязкости от давления 8

9 Чистые жидкости, растворы низкомолекулярных веществ и коллоиды, для которых применимы законы Ньютона и Пуазейля, называются ньютоновыми (истинными) жидкостями. Растворы высокомолекулярных веществ и коллоиды с анизодиаметрическими частицами (несферическими, палочкообразными, игольчатыми или листочкоподобными), а также структурированные коллоидные системы не подчиняются основным законам вязкости, обнаруживая так называемую аномальную вязкость. Прежде всего, вязкость таких систем (даже весьма разбавленных) всегда очень велика и зависит от давления (см. рисунок 1, кривая 2). В области ламинарного потока вязкость аномальных (неньютоновых) жидкостей сначала падает с ростом давления, затем, достигнув некоторого значения, остается постоянной и, наконец, в области турбулентного потока снова увеличивается. Для разбавленных систем это связано с формой частиц. Палочкообразные частицы по мере увеличения давления ориентируются длинной осью по направлению потока, оказывают меньшее сопротивление; вязкость раствора уменьшается. Аналогичная зависимость наблюдается у систем с деформирующимися частицами (например, у эмульсий). Капельки дисперсной фазы при увеличении давления и скорости течения удлиняются, превращаясь из шариков в эллипсоиды, что, конечно, увеличивает текучесть и понижает вязкость. То же самое происходит и при течении растворов высокомолекулярных веществ с гибкими, свернутыми в клубок макромолекулами. Здесь падение вязкости обусловлено распрямлением молекул и их ориентацией в направлении потока. В концентрированных системах растворы сильно загущаются из за образования структур (сеток, каркасов). При течении под давлением такие структуры разрушаются тем сильнее, чем выше давление. Высвобождающийся растворитель разжижает раствор, вязкость уменьшается. После полного разрушения структуры раствор течет, подчиняясь законам Ньютона и Пуазейля. Аномальную вязкость растворов в таких случаях называют структурной. Вязкость растворов и коллоидных систем зависит от концентрации растворенного или диспергированного вещества, так как молекулы растворенного вещества или частицы дисперсной фазы оказывают дополнительное сопротивление течению. С ростом концентрации вязкость линейно растет, если частицы дисперсной фазы удалены друг от друга на достаточно большие расстояния, исключающие межмолекулярное взаимодействие, и представляют собой жесткие недеформируемые шарики. Для растворов высокомолекулярных соединений такая зависимость не наблюдается, так как макромолекулы имеют не шарообразную форму, и даже в разбавленных растворах взаимодействуют, образуя агрегаты, захватывающие жидкость. 9

10 3 Экспериментальная часть Цель работы: изучение зависимости вязкости растворов глюкозы от концентрации. Заранее готовятся водные растворы глюкозы следующих концентраций: 5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %. Определение вязкости проводится с помощью капиллярного стеклянного вискозиметра, установленного вертикально с помощью штатива. Вискозиметр, показанный на рисунке 2, представляет собой U образную трубку, в колено которой впаян капилляр 1. а, b метки Рисунок 2 Капиллярный стеклянный вискозиметр При измерении вязкости жидкость из резервуара 2 течет по капилляру 1 в резервуар 3. Вискозиметр заполняется через трубку 4 исследуемой жидкостью. При работе с одним и тем же вискозиметром объем заливаемой жидкости должен быть постоянным (20 мл). Далее с помощью резиновой груши жидкость засасывается в расширение 5 немного выше метки «а». Затем жидкости дают возможность свободно вытекать и определяют по секундомеру время истечения жидкости между меткими «а» и «b». Опыт повторяется 4 5 раз с каждым раствором. 10

11 Определение вязкости раствора производится путем сравнения с вязкостью чистого растворителя, которая берется из справочника. Измерения следует начинать с чистого растворителя, а далее с растворами от малой концентрации к более высокой. При засасывании раствора необходимо следить за тем, чтобы раствор не пенился и чтобы в капилляре не было пузырьков воздуха. Необходимо также тщательно следить за тем, чтобы в сужении трубки около метки «а» не застаивалась капля раствора, так как это может привести к значительным погрешностям. Время истечения для одной и той же концентрации при многочисленных измерениях не должно различаться более, чем на 0,5 с. Вязкость раствор вычисляется по формуле: τ d η = η0, (3) τ d где η 0 вязкость воды при данной температуре; τ и τ 0 соответственно время истечения раствора и чистой воды; d и d 0 плотность раствора и воды. Плотность раствора определяется с помощью пикнометра. При температуре опыта взвешивается сначала пустой пикнометр, а затем заполненный. Плотность d рассчитывается по уравнению: 0 0 (gi g) (g g), где d 0 плотность воды; g масса пустого пикнометра; g 0 масса пикнометра с водой; g i масса пикнометра с раствором. d = d (4) Результаты измерений и расчетов заносятся в таблицу. 0 Таблица 1 Результаты измерения и расчетов С, % t, сек. g i, г m = (g i g), г d, г/см 3 h, сп Построить график зависимости вязкости раствора от концентрации и сделать соответствующий вывод. 0 11

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ СЕВЕРСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Национальный исследовательский

Тема 5. Основы реологии. Вязкость растворов полимеров. Теоретическая часть. Вязкие жидкости и растворы высокомолекулярных веществ (ВМС) по характеру течения делятся на ньютоновские и неньютоновские. Ньютоновские

Министерство образования Российской Федерации Государственное образовательное учреждение ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ВЯЗКОСТИ С ПОМОЩЬЮ КАПИЛЛЯРНОГО ВИСКОЗИМЕТРА Методические

Лабораторная работа по теме «Вязкость» Реологические свойства коллоидных систем. Вязкость Проявление молекулярно-кинетических свойств коллоидных систем неразрывно связано с их реологическими (вязкостными)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный исследовательский ядерный университет

1 Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ И КОНЦЕНТРАЦИИ НА ШАРИКОВОМ ВИСКОЗИМЕТРЕ Введение Рассмотрим протекание жидкости по трубе. В том случае, когда соседние слои жидкости (или газа)

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Физический факультет ИЗУЧЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ МЕТОДОМ СТОКСА Методические указания для выполнения лабораторной работы Томск 2014 Рассмотрено и утверждено

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ

Ярославский государственный педагогический университет им. К. Д. Ушинского Кафедра общей физики Лаборатория молекулярной физики Лабораторная работа 8 Определение вязкости жидкости капиллярным вискозиметром

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИЗМЕРЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ МЕТОДОМ СТОКСА Методические указания для

4.1. Необходимы математические понятия Опр. Градиентом физической величины называют - вектор, показывающий направление наибольшего возрастания скалярной функции, значение которой изменяется от одной точки

Работа.8 Исследование зависимости вязкости жидкости от температуры и определение энергии активации ее молекул Оборудование: исследуемая жидкость, капиллярный вискозиметр, секундомер, термостат с контрольным

Министерство образования и науки РФ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Утверждаю зав. кафедрой общей и экспериментальной физики В. П. Демкин 2015 г. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА

КАЗАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ Кафедра физики МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ ПО ФИЗИКЕ для студентов специальностей 903, 90, 907, 908, 90 Лабораторная работа

Лекция 18. ОСНОВЫ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЙ МЕХАНИКИ Структурообразование в дисперсных системах Контакты между частицами: Коагуляционные (в первичном и вторичном минимуме) и фазовые контакты (как в поликристаллах).

МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ухтинский государственный технический университет» (УГТУ) ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЯЗКОСТИ

1 Лабораторная работа 61 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТЕЙ МЕТОДОМ СТОКСА Теоретическое введение Вязкость (внутреннее трение) это свойство жидкостей и газов оказывать сопротивление перемещению одной части

Лабораторная работа ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕЙ ДЛИНЫ СВОБОДНОГО ПРОБЕГА И ЭФФЕКТИВНОГО ДИАМЕТРА МОЛЕКУЛ ВОЗДУХА ПО КОЭФФИЦИЕНТУ ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ Прибор для определения средней длины

Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра

38 ТЕЧЕНИЕ И СВОЙСТВА ЖИДКОСТЕЙ Задание 1. Выберите правильный ответ: 1. Внутреннее трение является следствием переноса... а) электрического заряда; б) механического импульса; в) массы; г) количества теплоты;

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ

1 - МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

МОСКОВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра физики ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА.5 OПPEДEЛEНИE КOЭФФИЦИEНТA ВЯЗКOCТИ ЖИДКOCТИ МEТOДOМ CТOКCA.5 ФИО студента Выполнил(а) Защитил(а) Шифр группы МОСКВА 0_ г. Лaбopaтopнaя

Методические указания к выполнению лабораторной работы 2.5. ИЗУЧЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ КОЭФФИЦИЕНТА ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ * * Аникин А.И. Свойства газов. Свойства конденсированных систем: лабораторный

ИЗМЕРЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ МЕТОДОМ СТОКСА Методические указания для проведения лабораторных работ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

Федеральное агентство по образованию РФ Ухтинский государственный технический университет 14 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ ПО МЕТОДУ ПАДАЮЩЕГО ШАРИКА Методические указания к лабораторной работе

Ярославский государственный педагогический университет им. К. Д. Ушинского Кафедра общей физики Лаборатория механики Лабораторная работа 11. Определение вязкости жидкости методом Стокса Ярославль 2009

ГОУ ВПО ИГМУ Росздрава Кафедра общей химии Физическая и коллоидная химия ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАБУХАНИЯ ЖЕЛАТИНЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ рн СРЕДЫ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА Методическое пособие Иркутск, 2008 Пособие подготовлено

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Лабораторная работа 2-5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ВЯЗКОСТИ ВОЗДУХА Методические рекомендации

Цель работы: познакомиться с одним из методов определения коэффициента внутреннего трения. Задача: с помощью измерительного микроскопа измерить диаметр шариков, измерить время падения их и высоту падения.

Работа.5 Определение вязкости газов Введение Газы, как и жидкости, обладают вязкостью, хотя величина коэффициента вязкости в них значительно меньшая, чем в жидкостях. Физические причины возникновения вязкости

Иркутский государственный технический университет Кафедра общеобразовательных дисциплин ФИЗИКА Лабораторная работа.1. «Определение коэффициента динамической вязкости жидкости методом Стокса» доц. Щепин

1 ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ДИЗАЙНА И ТЕХНОЛОГИИ НОВОСИБИРСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ

Лекция 2. Структурообразование и размерный эффект Наноструктуры могут быть: Равновесные и неравновесные наноструктуры. Квазиравновесные структуры. Равновесные наноструктуры характеризуются физико-химическими

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ М.А. Бутюгин, Т.М. Ильясова ФИЗИКА Учебно-методическое пособие по выполнению лабораторной работы М-14 «Определение коэффициента вязкой

Лабораторная работа 16 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ДИНАМИЧЕСКОЙ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ ПО МЕТОДУ СТОКСА Цель работы изучение явления внутреннего трения в газах и жидкостях, экспериментальное определение коэффициента

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОЙ МАССЫ ЖЕЛАТИНА ВИСКОЗИМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ И.Шиян, Я.Припаньковская Кубанский государственный технологический университет Краснодар, Россия DETERMINATION OF MOLECULAR MASS OF VISKOZIMETRICHESKY

Вязкоупругость полимерных жидкостей. Оснвные свойства полимерных жидкостей. К полимерным жидкостям с сильно переплетенными цепями относятся полимерные расплавы, концентрированные растворы и полуразбавленные

1 Тема 11: Основы гидродинамики Гидростатика. Законы Паскаля и Архимеда Плотностью тела называется величина равная отношению массы этого тела к его объёму: m V Размерность плотности: [ ρ] = кг/м 3. Если

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА.3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ ВОЗДУХА; ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕЙ ДЛИНЫ СВОБОДНОГО ПРОБЕГА МОЛЕКУЛ ВОЗДУХА. ЦЕЛЬ РАБОТЫ Целью работы является экспериментальное

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА: ЧАСТЬ 4. СТАТИСТИЧЕСКИЙ ХАРАКТЕР ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ЗАКОНОВ Практикум для вузов Составители: В.И. Кукуев, В.В. Чернышев, И.А.Попова. ВОРОНЕЖ 009

Министерство образования Российской Федерации Томский политехнический Университет Кафедра теоретической и экспериментальной физики ИЗМЕРЕНИЕ ЭЛЕМЕНТАРНОГО ЗАРЯДА. ОПЫТ МИЛЛИКЕНА Методические указания к

Лекция 7 (9.05.05) ПРОЦЕССЫ ПЕРЕНОСА В ГАЗАХ Всякая термодинамическая система, под которой мы понимаем совокупность большого числа молекул, при неизменных внешних условиях приходит в состояние термодинамического

Гидроаэромеханика Составитель асс. каф БНГС СамГТУ, магистр Никитин В.И. Занятие 3. 3. РЕОЛОГИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ Реология это наука о поведении различных текучих и пластичных тел при механическом нагружении.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра химии и инженерной экологии в строительстве Громаков Н.С. ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ

Лабораторная работа ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ ЖИДКОСТИ ПО МЕТОДУ СТОКСА 1. Цель и задачи лабораторной работы Цель работы заключается в определении вязкости, или внутреннего трения, различных

М И Н И С Т Е Р С Т В О О Б Р А З О В А Н И Я И Н А У К И Р О С С И Й С К О Й Ф Е Д Е Р А Ц И И ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «Национальный

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ивановский государственный химико-технологический университет

222. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ МЕТОДОМ СТОКСА Введение На шарик, падающий в вязкой среде, действует сила тяжести mg, сила Архимеда F A и сила сопротивления среды сила Стокса F C. mg= s Vg, (1) F A

Тест Систему с жидкой дисперсионной средой и дисперсной фазой в виде коллоидных частиц называют: Суспензия.. Эмульсия 3. Пена.Лиозоль 5. Раствор ВМВ. Система гидрозоль As S 3 является: Лиофильной свободнодисперсной.

ЛЕКЦИЯ ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ГИДРОДИНАМИКИ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТЕЙ ПО РАДИУСУ ТРУБЫ УРАВНЕНИЕ ПУАЗЕЙЛЯ Гидравлический радиус и эквивалентный диаметр При движении жидкостей по каналам произвольной формы, сечение

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «Национальный исследовательский ядерный университет

Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тамбовский государственный технический университет» ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЯЗКОСТИ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ А.Н. Тимошенко, А.Н. Козлов Ю.В. Тихомиров, А.А. Куколева СЕРТИФИКАЦИЯ ОРГАНИЗАЦИЙ ФИЗИКА АВИАТОПЛИВООБЕСПЕЧЕНИЯ Учебно-методическое

Министерство образования Российской Федерации Томский политехнический университет Кафедра теоретической и экспериментальной физики «УТВЕРЖДАЮ» Декан ЕНМФ И.П. Чернов «14» мая 2002 г. ИЗУЧЕНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ

Государственное высшее учебное заведение «ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра физики ОТЧЁТ по лабораторной работе 17 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ МЕТОДОМ ПАДАЮЩЕГО ШАРИКА Выполнил студент

50 А. Механика ни. Исторически они были получены на основе законов динамики Ньютона, но представляют собой значительно более общие принципы, областью применения которых является вся физика в целом, а не

ЛЕКЦИЯ 4 МЕХАНИКА ЖИДКОСТЕЙ, ОСНОВЫ БИОРЕОЛОГИИ И НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ГЕМОДИНАМИКИ I. Идеальная и реальная жидкости II.Ньютоновские и неньютоновские жидкости III.Течение вязкой жидкости по трубам IV.Предмет