16 | 12 | 2017

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ к лабораторной работе по коллоидной химии «Использование вискозиметрии для изучения растворов высокомолекулярных соединений»

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ к лабораторной работе по коллоидной химии «Использование вискозиметрии для изучения растворов высокомолекулярных соединений»

 

 

Кафедра общей и агрономической химии

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Студентам 2-го курса агрономического и 3-го курса технологического факультетов к лабораторной работе по

Коллоидной химии на тему:

«Использование вискозиметрии для изучения

Растворов высокомолекулярных соединений»

 

Целью лабораторной работы является изучение возможностей применения метода вискозиметрии для исследования физико-химических свойств высокомолекулярных соединений.

Задачей настоящей работы является приобретение навыков работы с капиллярным вискозиметром и практическое применение этих навыков для решения научно-исследовательских проблем.

1. Теоретические основы.

Одним из важнейших свойств коллоидных растворов высокомолекулярных соединений является вязкость. Изучение вязко текущих свойств дисперсных систем широко используется для исследования их структуры.

При ламинарном течении жидкости, вязкость определяется согласно уравнению Ньютона градиентом скорости dи /dx и коэффициентом внутреннего трения ŋ:

Р= ŋ dи /dх (1.1)

Ламинарное течение жидкости по капилляру можно охарактеризовать и уравнением Пуазейля:

= r4 P/8 ŋ l (21)

-объёмная скорость течения, м3/с;

Р - приложенное давление или напряжение на сдвиг, Па;

R - радиус капилляра, м;

L - длина капилляра, м ;

ŋ- вязкость, Па с.

Системы, подчиняющиеся при течении законам Ньютона и Пуазейля называются ньютоновскими или нормальными. Для них соблюдается уравнение Эйнштейна:

ŋ = ŋ0(1+ ) (1.3)

Где:

ŋ - вязкость дисперсной системы;

ŋ0 -вязкость дисперсной среды;

- объёмная доля дисперсной фазы;

- коэффициент формы частиц;

Для сферических =1,5.

Уравнение Эйнштейна можно записать иначе:

(ŋ-ŋ0) /ŋ0 = (1.4), где

(ŋ-ŋ0) /ŋ0-удельная вязкость, ŋ уд.

Таким образом, для «идеальных» жидкостей существует линейная зависимость между удельной вязкостью и объёмной концентрацией вещества. Частицы удлиненной формы способны деформироваться и не подчиняться законам Ньютона и Пуазейля, структурированные дисперсные системы тоже.

Если в системе образовалась непрочная пространственная структура, то такая система при течении подчиняется уравнению Бингама, предполагающему ньютоновское течение системы после разрушения структуры:

Р – О = ŋ/ dи / dх (1.5), где:

О - напряжение на сдвиг, необходимое для начала течения (предел текучести).