Не ньютонова жидкость – это класс жидкостей, которые не подчиняются закону Ньютона, в отличие от ньютоновых жидкостей. Закон Ньютона утверждает, что вязкость жидкости является константой, то есть она не зависит от скорости сдвига и напряжения сдвига. Однако не ньютоновые жидкости проявляют нелинейные свойства, что делает их поведение более сложным и интересным.
Основные свойства не ньютоновых жидкостей проявляются при изменении скорости деформации или напряжения сдвига. Например, некоторые жидкости могут становиться более вязкими при увеличении скорости деформации, а другие — менее вязкими. Также не ньютоновые жидкости могут проявлять эффекты памяти формы и тикания, что означает, что они могут сохранять форму и возвращаться к исходному состоянию после прекращения деформации.
Примерами не ньютоновых жидкостей являются кетчуп, моющие средства, кровь, растопленный шоколад и т. д. Кетчуп, например, является тикучей жидкостью, которая проявляет нелинейные свойства. Он может быть твердым и потекшим в зависимости от того, насколько быстро его выливают. Моющие средства также обладают не ньютоновыми свойствами, что делает их эффективными для удаления загрязнений.
Что представляет собой не ньютонова жидкость: основные характеристики и примеры
Основные характеристики не ньютоновых жидкостей:
- Тикание: некоторые не ньютоновы жидкости могут проявлять эффект «титкающего» течения, когда вязкость увеличивается при увеличении скорости деформации. Это может проявляться в виде изменения консистенции или вязкости при движении.
- Тиксотропия: некоторые не ньютоновы жидкости могут иметь свойство изменения вязкости со временем при постоянных условиях течения или напряжения. Вязкость может уменьшаться или увеличиваться в зависимости от времени, прошедшего с момента начала воздействия.
- Дила-тантность: некоторые не ньютоновы жидкости могут быть дила-тантными, то есть при наличии в них внешнего напряжения они могут вести себя как твердое вещество. При удалении внешнего воздействия они снова становятся жидкими.
- Псевдопластичность: некоторые не ньютоновы жидкости могут иметь явление псевдопластичности, при котором они ведут себя как твердое тело при низкой скорости деформации, а как жидкость при высокой скорости деформации.
Примеры не ньютоновых жидкостей:
- Кетчуп: кетчуп обладает тиксотропными свойствами, что позволяет ему стекать с ложки при наклоне, но оставаться густым и стойким на блюде.
- Кровь: кровь является дила-тантной, что обеспечивает ее текучесть при движении внутри сосудов, но при наличии внешнего напряжения может свертываться.
- Глина: глина проявляет псевдопластичные свойства — она сохраняет свою форму при низкой скорости деформации, но становится легко деформируемой при высокой скорости.
Определение: что такое не ньютонова жидкость?
Основное отличие не ньютоновых жидкостей от обычных ньютоновых жидкостей заключается в их поведении при приложении силы. Не ньютоновые жидкости могут проявлять такие явления, как тикание, обратная деформация, пластичность, гелевание и др.
Примерами не ньютоновых жидкостей являются кетчуп, майонез, кровь, песок с водой, магнитные жидкости и др. Они имеют свои уникальные свойства, которые определяются структурой и взаимодействием их составляющих частей.
Вязкость и течение в не ньютоновых жидкостях
В не ньютоновых жидкостях вязкость является функцией скорости деформации, т.е. скорости, с которой жидкость деформируется под воздействием приложенной силы. Они могут обладать различными реологическими свойствами: стресс-релаксацией, пластическостью, тик-так или сдвиговой тик-так, реопексией и т.д.
Стресс-релаксация характеризуется способностью жидкости снижать показатель вязкости со временем при постоянной деформации. Пластическость предполагает наличие определенного порога сдвигового напряжения, при превышении которого начинается течение. Тик-так или сдвиговой тик-так – это свойство материала приобретать пластическую деформацию только на одной стороне рабочей кривой.
Примеры не ньютоновых жидкостей включают в себя смеси медицинской полимерной желатины и физиологического раствора, растворы полиметилметакрилата в толуоле и покрытия для косметических и медицинских применений. Разнообразие свойств не ньютоновых жидкостей позволяет использовать их в различных сферах, в том числе в биомедицине, пищевой и нефтяной промышленности, фармацевтике и других областях науки и техники.
Не ньютонова жидкость и деформации
При воздействии на не ньютоновую жидкость внешних сил могут происходить различные деформации. Некоторые не ньютоновые жидкости проявляют эффект тикания или стекания, при котором вязкость меняется без изменения скорости сдвига. Другие жидкости, например пластичные материалы, могут обладать упругостью и возвращать форму после прекращения силы.
Примером не ньютоновой жидкости является кетчуп. Когда бутылка с кетчупом находится в покое, кетчуп ведет себя как ньютоновая жидкость, и его вытекание можно предсказать, используя закон Ньютона. Однако, если силой нажать на бутылку, кетчуп может начать протекать более быстро, как будто его вязкость уменьшилась. Это явление наблюдается из-за изменения структуры и вязкости кетчупа под воздействием деформации.
Еще одним примером не ньютоновой жидкости является заряженная суспензия, где частицы показывают эффекты электрической репульсии и притяжения. При изменении электрического поля или концентрации заряженных частиц происходит изменение вязкости и структуры суспензии.
- Не ньютонова жидкость демонстрирует нелинейную зависимость между сдвиговым напряжением и скоростью деформации.
- Примером не ньютоновой жидкости является кетчуп, который может менять свою вязкость под действием деформации.
- Другим примером является заряженная суспензия, где изменение концентрации заряженных частиц влияет на вязкость и структуру суспензии.
Примеры не ньютоновых жидкостей
Теперь рассмотрим некоторые примеры не ньютоновых жидкостей:
1. Кетчуп
Кетчуп является примером сильно ньютоновой жидкости. При небольших скоростях кетчуп ведет себя как вязкая жидкость, но под действием быстрого напряжения становится почти твердым. Это объясняет сложность выдавливания кетчупа из бутылки и его медленное протекание.
2. Кровь
Кровь также является не ньютоновой жидкостью. Ее поведение зависит от давления и скорости движения. Когда кровь протекает со статическим давлением, она ведет себя как ньютоновская жидкость. Однако при быстром движении или при деформации, например, при сильных ударах или сжатии, кровь может проявлять необычные свойства, такие как тикание и скачки вязкости.
3. Гели для волос
Гели для волос также являются примером не ньютоновых жидкостей. Они имеют высокую вязкость, но при потере давления или при сильном растяжении они могут сменить свою консистенцию и стать более жидкими.
4. Жидкий силикон
Жидкий силикон является еще одним примером не ньютоновой жидкости. Он обладает высокой вязкостью и пластичностью, но может изменять свои свойства в зависимости от давления и деформации.
Это только некоторые примеры не ньютоновых жидкостей, и в реальности существует еще множество других веществ, проявляющих необычные свойства в различных условиях.
Роль не ньютоновых жидкостей в промышленности
Не ньютоновые жидкости играют важную роль в различных отраслях промышленности, где требуется обработка или передача таких жидкостей, которые не подчиняются линейному закону Ньютона о вязкости.
Одним из примеров применения не ньютоновых жидкостей является пищевая промышленность, где такие жидкости как мед, маргарин и кондитерские глазури имеют неоднородную структуру и вязкость, которые изменяются при различных условиях обработки и перемешивания.
Другой пример — нефтегазовая промышленность, где не ньютоновые жидкости широко используются для бурения скважин, где их вязкость может изменяться в зависимости от давления и скорости потока.
В медицинской промышленности не ньютоновые жидкости играют важную роль при производстве лекарственных средств, где точная регулировка вязкости и структуры жидкого состояния является критически важной.
Также, не ньютоновые жидкости имеют применение в текстильной промышленности, в производстве жидких кристаллов, красителей и клеевых составов, где их особенности позволяют улучшить процессы смешивания и адгезии.
В целом, использование не ньютоновых жидкостей в промышленности имеет большие перспективы и может привести к разработке более эффективных и инновационных процессов и продуктов.