Величина предела прочности воды = 3*10-4 Па , определённая здесь в инерционном вискозиметре рис. 3.1, по порядку величины согласуется cо значениями , определёнными в плёнке на поверхности кристалла пьезокварца в /130/; там =10-2 дин/см2 или 10-3 Па. Прочность жидкости в плёнке, вероятно, нарастает с приближением к границе твёрдого тела. Физическая природа выявляемой прочности и сдвиговой упругости жидкостей, очевидно, такая же, как у обычных студней. Действительно, время Tр релаксации механических напряжений (или формы) Tр=/G трёх изученных жидкостей оказывается почти одинаковым, причём по порядку величины примерно таким же , как у реальных студней ( например, желатиновых) или у веществ с “последействием” [32] ; для обсуждаемого времени релаксации получились значения от 0.9 до 10 с. “Последействие” часто демонстрируют следующим образом: если бразец такого вещества быстро растянуть в несколько раз , то он затем медленно сокращается в течение, например, одной минуты, причем полурелаксация формы занимает примерно 10 с (Тр=10 с). Последействие изучено на примере ряда сплавов [32]. В качестве общеизвестного бытового примера вещества с последействием обычно приводят мучное тесто. Действительно, кусочек теста , растянутый в 3-4 раза, затем медленно сокращается за время порядка минуты. Кусочек теста, замороженный в растянутом состоянии, “помнит” о своей исходной форме; после оттаивания возобновляется то же сокращение. Если растянутый образец такого вещества быстро охладить и перевести в область твёрдого состояния, то он сохраняет измененную форму, но при нагреве до прежней температуры опять начинает сокращаться например, вдвое за 10 секунд. Ряд применений нашли металлические сплавы с подобным последействием, образцы которых “помнят” бывшую ранее форму. Если вязкость мала и вещество растекается, то последействие можно наблюдать в описанном инерционном вискозиметре. При значительном сопротивлении и малой инерционной массе затухающие колебания переходили в апериодическое движение; после быстрого поворота шпинделя он медленно, например, в течение минуты, возвращается к исходному положению. Деформированная застудневшая жидкость медленно восстанавливает исходную форму. Как по скорости процесса (полурелаксация примерно за 10 с, Тр=10 с), так и по его физической сути это восстановление исходной конфигурации системы подобно последействию в упоминавшихся сплавах и в коллоидных системах. В каждом из подобных процессов проявляется упругость сдвига, модуль которой много меньше “нормального” модуля, характеризующего упругость межатомных или межмолекулярных взаимодействий. В настоящее время из межатомных потенциалов достаточно точно рассчитываются напряжения сдвига, возникающие при деформации атомарной решётки кристалла или сетки стекла и жидкости , то есть модуль сдвига G по межатомным или межмолекулярным взаимодействиям [107]. Этот модуль обычно имеет величину порядка 1011 Па, не зависит от вязкости, мало изменяется при нагреве и плавлении; соответствующее ему время релаксации при малой вязкости имеет “микроскопическую” величину, например, порядка времени атомарных колебаний, Тр=10-11 с. Cдвиговая упругость жидкости, измеряемая в инерционном вискозиметре, имеет много меньшую, а время релаксации - много большую величину (например, на 10-15 порядков величины). У жидкостей и студней мы наблюдаем, очевидно, не “межмолекулярную”, но качественно иную, меньшую, упругость сдвига, быстро убывающую при нагреве (наклонная зависмость на рис 3.4.) и подобную упругости последействия. Здесь наблюдается не межмолекулярная, а какая-то качественно иная, и много меньшая, упругость сдвига. Можно предполагать, что это упругость не по межмолекулярным, но по стабилизирующим структуру взаимодействиям Fст. В интервале затвердевания модуль сдвига жидкости пропорционален вязкости, и в точке стеклования достигает постоянной величины, нормальной для твёрдых тел. В координатах lgG - lg обсуждаемые значения сдвиговой упругости жидкостей и студней ложатся практически на одну прямую с угловым коэффициентом, равным единице, причем корреляция охватывает интервал длиною 15 порядков величины по вязкости, (см. рис. 3.4); “межмолекулярной” упругости сдвига здесь соответствует горизонталь. Зависимость lgG - lg на рис. 3.4 даёт излом в точке стеклования, как и многие другие зависимости. Точку Тст можно определить как температуру, при которой наблюдаемая упругость сдвига достигает “межмолекулярной” величины, то есть значений, рассчитываемых из потенциалов ® межчастичного взаимодействия. При более высоких температурах упругость сдвига жидкости меньше этого значения.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «ПОСЛЕДЕЙСТВИЕ» з дисципліни «Про кризу кінетичної теорії рідини і затвердіння»
