Слабые поля (например, магнитное, электрическое, поле ультразвукового воздействия), согласно традиционным представлениям, не должны заметно влиять на вязкость и другие кинетические свойства жидкости. Если энергия поля в расчете на атом на несколько порядков меньше тепловой энергии kT, то оно не окажет заметного воздействия на элементарные акты процессов переноса. Очевидно, такие поля действительно не влияют на вязкость газов и простых жидкостей. Но в зернистых структурах внешние поля могут влиять на перемещения границ зерен, подобно тому, как слабое магнитное поле влияет на изменения границ доменов в ферромагнетике. Ультразвук (и даже обычное перемешивание) может измельчать зерно в расплаве, что проявляется при кристаллизации; если вязкое течение связано с перемещением границ зерен, то оно облегчается действием ультразвука, увеличивающего протяженность границ, и т.д. При ультразвуковой обработке расплава происходит, очевидно, измельчение или разрушение, а также деформация зерен жидкости. Твердый металл получается более мелкозернистым, если расплав был "озвучен" перед кристаллизацией. "Озвученный" расплав по своим свойствам приближается к перегретому. В [132] отмечено резкое ускорение концентрационной релаксации (гомогенизации) эвтектического расплава под воздействием ультразвука. В "озвученной" жидкой эвтектике студнеобразные зерна чистых компонентов, наследованные от твердой эвтектики, видимо, разрушаются за несколько минут и образуется однородный расплав. Воздействие ультразвуком - распространенный прием в металлургической практике при многих затруднениях, обеспечивающий гомогенизацию, ускорение процессов, измельчение зерна и др. Неоднократно отмечалось изменение вязкости расплава под действием ультразвука, как во время озвучивания, так и после его. Так, в [147] отмечено понижение вязкости жидкого олова под действием ультразвука на 30%. Не представляется возможным корректно объяснить подобные эффекты в рамках традиционной молекулярной теории. Волны ультразвуковых колебаний имеют большую длину (101 см или 108 атомных размеров) и малую амплитуду, например, 10-3 см; периодические сдвиговые деформации, которые испытывает каждый микрообъём жидкости при прохождении волн, весьма невелики, например, 10-4 . Энергия ультразвуковых воздействий, приходящаяся на атом, очень мала по сравнению с тепловой энергией kT. Трудно придумать механизм разрушения такими волнами объектов наноструктуры, например, микрокапелек эмульсии, взвешенных в ньютоновской среде, если их размер L 1 нм и они стянуты силами поверхностного натяжения с высоким лапласовским давлением, р = 2/r, например 100 атм. Ещё труднее представить разрушение такими волнами "квазимолекул" соединений типа FeSi. Эффекты ультразвуковых и механических воздействий следует, очевидно, связывать с изменением сравнительно крупномасштабной и непрочной зернистой структуры жидкости. Приблизительно так же действует даже и обычное механическое перемешивание расплава [132]. Подобное влияние оказывают и другие слабые поля. Так, в магнитном поле интенсивностью 1 кЭ при комнатной температуре полевая энергия магнитного момента оказывается на три-четыре порядка величины меньше тепловой энергии kT [148]. В работе [149] выявлено значительное, на десятки процентов, изменение вязкости основе железа под действием переменного магнитного поля. Влияние поля анизотропно.
Рис. 4.10. Влияние магнитного поля (при варьируемой температуре) на вязкость стеклообразного селена при перпендикулярном и параллельном поле. Напряжённость - 240 Э, частота - 50 Гц [148]
В работе [148] зафиксировано изменение вязкости стеклообразного селена, достигавшее (2 - 3)-кратной величины, под действием магнитного поля напряженностью всего лишь 240 Э и промышленной частотой 50 герц; эффект дает острый максимум при температуре 321 К (рис. 4.9). Можно предполагать при этой температуре структурную перестройку расплава, которая приводит к уменьшению устойчивости структуры и ее зерен. Поле, параллельное направлению вдавливания, давало понижение вязкости, а перпендикулярное - повышение. С этих позиций интересны также данные о влиянии магнитных полей на кинетику химических реакций [150].
Ви переглядаєте статтю (реферат): «ВЛИЯНИЕ СЛАБЫХ ПОЛЕЙ. УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ОБРАБОТКА» з дисципліни «Про кризу кінетичної теорії рідини і затвердіння»
