Отдача (реология)
Отдача — это реологическое явление, наблюдаемое только в неньютоновских жидкостях , которое характеризуется способностью движущейся жидкости возвращаться в предыдущее положение при удалении внешних сил. Отдача является результатом эластичности и памяти жидкости, где скорость и ускорение движения жидкости зависят от молекулярной структуры, а место, в которое она возвращается, зависит от конформационной энтропии . Этот эффект в небольшой степени наблюдается во многих неньютоновских жидкостях, но заметен в некоторых материалах, таких как расплавленные полимеры .
Память
[ редактировать ]Степень, в которой жидкость «запомнит», откуда она взялась, зависит от энтропии. Вязкоупругие свойства жидкостей заставляют их возвращаться к энтропийно выгодной конформации. [ 1 ] Отдача наблюдается, когда в недавнем прошлом жидкости возникла благоприятная конформация. Однако жидкость не может полностью вернуться в исходное положение из-за потерь энергии, возникающих из-за недостаточной эластичности.
Откатывающиеся жидкости демонстрируют угасающую память: чем дольше жидкость удлиняется, тем меньше она восстанавливается. Отдача связана с характерным временем, оценкой порядка величины реакции системы. Жидкости, которые описываются как отталкивающиеся, обычно имеют характерное время порядка нескольких секунд. [ 2 ] Хотя отталкивающиеся жидкости обычно восстанавливаются на относительно небольшие расстояния, некоторые расплавленные полимеры могут восстанавливаться до 1/10 общего удлинения. [ 3 ] Это свойство полимеров необходимо учитывать при переработке полимеров.
Демонстрация отдачи
[ редактировать ]Когда прядильный стержень помещается в раствор полимера, упругие силы, создаваемые вращательным движением, заставляют жидкость подниматься вверх по стержню (феномен, известный как эффект Вайсенберга ). Если приложенный крутящий момент немедленно прекращается, жидкость откатывается вниз по стержню.
Когда вязкоупругую жидкость, вылитую из стакана, быстро разрезают ножницами, жидкость возвращается обратно в стакан. Когда жидкость, находящаяся в круглой трубке, подвергается падению давления, наблюдается параболическое распределение потока, которое тянет жидкость вниз по трубке. Сразу после снижения давления жидкость откатывается назад в трубке и образует более тупой профиль потока. Когда Silly Putty быстро растягивают и удерживают в вытянутом положении в течение короткого периода времени, она пружинит обратно. Однако, если удерживать его в вытянутом положении в течение более длительного периода времени, восстановление будет очень незначительным и видимой отдачи не будет. [ 4 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Рудин, Альфред и Филипп Чой. Элементы полимерной науки и техники. 3-й. Оксфорд: Академик Пресс, 2013. Печать.
- ^ Берд, Р.Б. Армстронг, Р.Ц. и Хассагер, О. Динамика полимерных жидкостей, Vol. 1, Механика жидкости, Уайли, Нью-Йорк (1977), с. 90-91.
- ^ Дж. Мейснер, Правило. Акта, 10 (1971), с. 230-242.
- ^ А.С. Лодж, Эластичные жидкости, Academic Press, Нью-Йорк (1963), стр. 236.