Эксперименты приводят к вполне однозначному выводу: жидкости различной природы имеют некоторую небольшую прочность, то есть “застудневают”, если внешние воздействия достаточно малы. При повышенной вязкости выявление и измерение прочности жидкости представляет не большую трудность, чем обычное измерение вязкости. Когда обсуждение предлагаемой молекулярной модели привело к выводу, что жидкости застудневают, и их прочность в этом состоянии можно и нужно измерить, это воспринималось как очень нетривиальное и ответственное утверждение, а последующие эксперименты рассматривались как весьма жёсткое испытание предлагаемой модели. Однако задача измерения G, ряда жидкостей решилась довольно легко и быстро; предположения в основном оправдались. Требуется лишь поставить эксперимент именно на выявление прочности и перейти в область весьма малых скоростей течения. Мы до сих пор не замечали этого лишь из-за обычной нашей чрезмерной , “упрямой и бескомпромиссной” веры в традиционную модель, в которой прочность жидкости невозможна. Ротационные вискозиметры обычно работают при скоростях течения жидкости порядка = d/dt = (100 - 102) c-1, вибрационные и капиллярные вискозиметры- при больших скоростях, например, (100 -103) с-1. Наименьшие скорости течения (10-1 - 100) с-1 имеют вискозиметры Швидковского; здесь больше вероятность выявления обсуждаемых эффектов, связанных с “застудневанием”. Вероятно, именно поэтому известные особенности политерм вязкости железа выявляются лишь при измерениях методом Швидковского. При наблюдении затухающего вращательного движения воды можно замерить смещение метки, например, на 0,3 мм в час, что при радиусе r = 10 см соответствует угловой скорости порядка 10-6 с-1; это на 5-8 порядков величины меньше, чем в обычных вискозиметрах; для наших целей этот метод более удобен. При затухающем вращении воды уже около = 10-2 с-1 линейная зависимость ln - t становится более крутой , кажущаяся вязкость = k*d(ln) /dt возрастает и затем уходит, формально, в бесконечность при = 0, то есть в тот момент “отдачи”, когда изменяется направление движения. Если в настоящее время обычно считается, что у жидкости есть лишь одна механическая характеристика - вязкость, то с выявлением застудневания появляется возможность определять много новых механических свойств жидкости. После того, как затухающее вращение перейдёт во вращательные колебания, эксперимент с инерционным вискозиметром рис. 3.1. становится похож на опыты по изучению внутреннего трения в твёрдых металлах. Можно определять декремент затухания колебаний и соответственно “вторую” вязкость жидкости, относящуюся к застудневшему состоянию. По предварительным оценкам, она оказывается меньше обычной вязкости и убывает по мере уменьшения амплитуды колебаний . С уменьшением исходной деформации растёт также время релаксации механических напряжений. Если в традиционной молекулярной модели жидкость имеет лишь одно максвелловское время релаксации Tр=/G порядка 10-13 с , то здесь выявляется целый спектр времён до 1 мин и более. В соответствии с временным масштабом экспериментов в основном выявляется прочность, отвечающая временам релаксации порядка р= 101с. В принципе можно ставить задачу определения у застудневшей жидкости всех тех механических характеристик, которые определяют у твёрдых тел. В частности, можно измерять пределы прочности, пропорциональности, релаксации, усталости, эффекты неупругости и др.
Рис.3.3. Зависимость усилие-деформация (t - Q ) для "застудневшей" воды
На рис. 3.3 представлены результаты следующего эксперимента. В начальный момент вода в инерционном вискозиметре была в застудневшем состоянии; шпинделю с маховиком сообщили небольшую скорость вращательного движения, при = 3*10-3 c-1; сопротивление воды деформации определяли по замедлению враще-ния шпинделя. Из рисунка видно, что график усилие-деформация имеет “твердоподобный” вид и содержит участок 1 упругой деформации до = 0.9, затем максимум 2, отвечающий началу разрушения “студня", и примерно постоянный участок 3, на котором происходили, судя по движению меток, как процессы разрушения, так и восстановления “студня” на отдельных участках. График имеет такой же вид, как и при испытании обычных студней, для которых падение сопротивления при разрушении называют тиксотропией [120]. Часто качественно такой же вид имеет исследуемая зависимость - или -и для металлических образцов, причем максимум называют в этом случае “зуб текучести” [33]. Для твердого состояния часто характерно подобное уменьшение прочности в результате деформации, разрушающей или ослабляющей определенные атомарные структуры, которые обеспечивают прочность и жесткость всей атомарной решетки или сетки образца. Подобная закономерность для трения твердых тел выражается правилом “трение покоя больше трения скольжения” [121].
Ви переглядаєте статтю (реферат): «ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА» з дисципліни «Про кризу кінетичної теорії рідини і затвердіння»
