Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии - Фролов Ю. Г.
Скачать (прямая ссылка):
2. Каковы причины возникновения структур в дисперсных системах?
3. Назовите простейшие идеальные реологические модели (элементы). Как зависят деформации этих моделей от приложенной нагрузки?
4. Какая реологическая модель иллюстрирует упруго-вязкие свойства систем? Что собой представляет время релаксации напряжения? Какова взаимосвязь (качественная) между временем релаксации и агрегатным состоянием тел?
5. Какая реологическая модель иллюстрирует эластичность (упругое последействие)? Как изменяется во времени деформация вязко-упругого тела?
6. Какая реологическая модель иллюстрирует пластические свойства дисперсных систем? Какими параметрами характеризуют прочность структур?
7. Назовите два основных типа структур дисперсных систем (классификация Ребиндера). Как они образуются (проиллюстрируйте потенциальной кривой взаимодействия частиц) и чем отличаются их реологические характеристики? Приведите примеры реальных структур различных типов.
• 8. Как классифицируют дисперсные системы по их реологическим свойствам? Приведите типичные кривые течения для них.
9. Какие жидкости называются ньютоновскими? Напишите уравнение Ньютона для течения жидкостей. Объясните физический смысл входящих в него параметров. Нарисуйте кривые течения и вязкости цля ньютоновских систем.
10. Нарисуйте кривые течения и эффективной вязкости для структурированных систем. Покажите на графиках предельное статическое напряжение сдвига Рк и предельное напряжение сдвига Рт, а также вязкости, соответствующие неразрушенной и полностью разрушенной структурам.
1!. Какие изменения происходят в системах с коагуляционной структурой при напряжениях Р < Рк, Рк < Р < Рт и Р > Рт? Объясните явление ползучести.
12.. Что представляют собой явления тиксотропии и реопексии? Чем обусловлены эти явления и для каких структурированных систем они характерны? Приведите примеры таких структурированных дисперсных систем.
13. Какое уравнение выражает зависимость вязкости жидких агре-гативно устойчивых дисперсных систем от концентрации дисперсной фазы? При каких условиях оно применимо?
„ 14. Как зависит вязкость растворов полимеров от их молекулярной массы, формы макромолекул и их термодинамического сродства к растворителю? Напишите уравнения Марка — Хаувинка и Хаггинса и объясните, при каких условиях они выполняются.
15. Что называют относительной, удельной и характеристической вязкостью? Как их определяют?
•204
116. Объясните принцип действия капиллярного вискозиметра. Напишите уравнение Пуазейля для объемной скорости движения жидкости в капилляре. Как калибруются капиллярные вискозиметры?
17. Объясните принцип действия ротационных вискозиметров. Для каких систем используются приборы этого типа?
< 18. Как осуществляется переход от коагуляционно-тиксотропиых структур к конденсационным (кристаллизационным) и наоборот? Воздействием каких факторов можно вызвать эти переходы?
19. Каким образом размеры частиц и взаимодействие между ними влияют на структурно-механические свойства дисперсных систем?
20. В чем заключается эффект Ребиндера? Какие вещества выступают в качестве понизителей твердости материалов? Приведите примеры использования этого эффекта.
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
1. Реологические свойства 20%-ной суспензии бентонитовой глины в исследуемом интервале нагрузок описываются реологической моделью, состоящей из последовательно соединенных элемента Гука и модели Кельвина — Фойгта со следующими параметрами: модуль упругости элемента Гука Е= 1,5-103 Па; модуль эластичности Еэ — 1,3-103 Па; вязкость элемента Ньютона и = 1,2-105 Па-с. Рассчитайте деформацию, развивающуюся в системе за 100 с при напряжении сдвига Р = 10 Па.
Решение. Полная деформация модели при последовательном соединении элементов складывается из деформаций элемента Гука и модели Кельвина — Фойгта:
T-|. + ^(1-.40-^ + -i3!!Lr(,-.^:-1"')_„.™.,,-.
2. При изучении структурно-механических свойств графитовых паст глубина погружения конуса пластометра Ребиндера составляла h = 2 мм при нагрузкеF — 3 Н. Константа конуса A'l = 0,4. Рассчитайте предельное напряжение сдвига графитовой пасты.
Решение. Предельное напряжение сдвига вычисляется по формуле
Р =КГ —=0,4--7-'^—— = 3- 105 Па
h2 (2 • Ю-3)2
3. При изучении структурно-механических свойств суспензий пылевидного кварца С помощью прибора Вейлера — Ребиндера определено усилие Т^акс = 1,5-Ю-2 Н, необходимое для смещения рабочей пластины прибора. Длина пластины 1 см, ширина 0,5 см. Рассчитайте предельное напряжение сдвига Р,„ суспензии.
Решение. Предельное напряжение сдвига, характеризующее прочность структуры системы, вычисляется по уравнению
где s — боковая поверхность пластины.
Рт =-''5"1°2~2 _2 — 150 Па
2-0,5-10 2-10 2
4. Рассчитайте толщину гидратных оболочек б золя АЬОз, если реологическими измерениями установлено, что при концентрации 12 % (масс.) золь является ньютоновской жидкостью с вязкостью т) = 1,18 -10 3 Па-с. Радиус частиц золя г равен 10 нм. Плотность частиц дисперсной фазы р —4 г/см3, дисперсионной среды ро = К-г/ем3 Вязкость дисперсионной среды Г)о = I -10—3 Па-с. Коэффициент формы частиц^ = 2,5о
