Основные понятия и идеальные законы реологии

Структурно-механические свойства и реологический метод исследования дисперсных систем.

ЛЕКЦИЯ 11

Основное отличие дисперсных систем от молекулярных растворов состоит в том, что частицы дисперсной фазы и молекулы дисперсной среды сильно различаются по размерам. Увеличение концентрации дисперсной фазы приводит к взаимодействию ее частиц, подобному ассоциации молекул и ионов в истинных растворах. Изменение свойств дисперсных систем с ростом концентрации происходит постепенно до тех пор, пока не наступит коагуляция частиц. В коллоидной химии понятие структуры и структурообразования принято связывать именно с коагуляцией. В процессе коагуляции происходит образование пространственной структурной сетки из частиц дисперсной фазы, что резко усиливает прочность системы. Структурообразование в свободнодисперсных системах есть результат потери их агрегативной устойчивости.

Появление и характер образующихся структур определяют по механическим свойствам систем: вязкость, упругость, пластичность, прочность.

Структурно-механические свойства систем исследуют методами реологии – науки о деформациях и течении материальных систем.

Термин деформация означает относительное смещение точек системы, при котором не нарушается ее сплошность. Различают деформацию упругую и остаточную. При упругой деформации структура тела полностью восстанавливается после снятия нагрузки (напряжения); остаточная деформация необратима. Остаточная деформация, при которой не происходит разрушения тела, называется пластической.

Среди упругих деформаций различают объемные (растяжение, сжатие), сдвиговые и деформации кручения. Они характеризуются количественно относительными величинами.

При растяжении γ – относительное удлинение , где
– длина образца.

Деформация сдвига определяется относительным сдвигом под действием напряжения P: или . ( – угол сдвига).

Жидкости и газы под действием разности давлений текут. Течение является одним из видов деформации, при котором величина ее непрерывно увеличивается под действием постоянного давления (напряжения).

Различают два вида напряжений: нормальные и тангенциальные (касательные), которым отвечают два вида деформации: растяжение или сжатие и сдвиг.

Единицы напряжения в системе СИ: Па.

Первая аксиома реологии: при всестороннем равномерном (изотропном) сжатии все материальные системы ведут себя одинаково – как идеальные упругие тела. В металле, воде, смоле, газе изотропное сжатие вызывает только упругую деформацию, т.е. уменьшаются размеры системы без изменения ее формы и увеличивается плотность. Изотропное сжатие позволяет выявить качественные различия в структуре тел.

Вторая аксиома реологии: любая материальная система обладает всеми реологическими свойствами. Все они проявляются при сдвиговой деформации, которая считается наиболее важной в реологических исследованиях.

Т.о., характер и величина деформации зависят от свойств материального тела, его формы и способа приложения внешних сил.

В реологии механические свойства материалов представляют в виде реологических моделей, в основе которых лежат три основных идеальных закона, связывающих напряжение с деформацией. Им соответствуют три элементарные модели идеализированных материалов: идеально упругое тело, идеально вязкое тело и идеально пластическое тело.

Рассмотрим эти модели подробнее.

Дата добавления: 2014-12-16