Chất lỏng newton là gì

Các chất lỏng Newton và Non-Newton gần đây đã thu hút sự quan tâm tích cực không chỉ từ các nhà khoa học mà còn từ những người bình thường. Điều này là do thực tế rằng không phải là một chất lỏng Newton dễ dàng được sản xuất bằng tay và thích hợp cho các thí nghiệm gia đình. Để bắt đầu, chúng ta sẽ hiểu loại chất đó là gì. Các chất lỏng Newton tuân theo định luật Newton về ma sát nhớt, và do đó nhận được cái tên. Theo luật này, áp lực tiếp tuyến trong các mặt tiếp xúc của các lớp chất lỏng trực tiếp tỉ lệ thuận với sự phát sinh của vận tốc dòng chảy dọc theo hướng bình thường với các mặt phẳng này.

Nghe có vẻ khó hơn, nhưng người đọc sẽ dễ hiểu hơn nếu chúng ta nói rằng chất lỏng Newton là nước, dầu, và hầu hết các chất lỏng thông thường chúng tôi sử dụng trong sử dụng hàng ngày, nghĩa là những người giữ trạng thái tổng hợp của họ mà bạn sẽ không làm gì với chúng Nếu nó không phải về sự bốc hơi hay đóng băng, dĩ nhiên). Nhưng nếu sự phụ thuộc được mô tả trong định nghĩa ở trên là tỷ lệ nghịch, chúng ta có thể nói về một chất lỏng không phải Newton.

Chất lỏng như vậy luôn luôn không đồng nhất, nó chứa các phân tử lớn thu được vào lưới tinh thể, do đó độ nhớt trực tiếp phụ thuộc vào tốc độ dòng chảy của hợp chất. Tốc độ càng cao, độ nhớt càng cao. Một phần các loại chất này bao gồm chất lỏng ti thể, đó là những chất làm thay đổi độ nhớt theo thời gian, ví dụ như putty hoặc sô cô la. Một số nhà khoa học cũng có xu hướng xem máu như một chất không hoạt động theo luật ma sát nhớt của Newton bởi vì nó là một chất lỏng không đồng nhất, nó là một chất huyền phù từ huyết tương và một loạt các tế bào máu. Bất cứ bác sĩ nào cũng sẽ xác nhận rằng độ nhớt của máu có thể khác nhau ở các phần khác nhau của hệ thống mạch máu, mà thường là một bệnh lý. Tuy nhiên, không phải mọi chất về nguyên tắc đều có khả năng biến chất như vậy.

Chất lỏng không chứa Newton có thể được chuẩn bị ở nhà rất dễ dàng. Bạn cần phải lấy 1,5 phần tinh bột (lý tưởng là bắp, nhưng khoai tây sẽ làm) và một phần nước. Thành phần nên được pha trộn từ từ để không có khối u. Lý tưởng nhất là phải phân phối nó bằng một lớp mỏng trên khay nướng, nhưng tất nhiên, bạn có thể trải nghiệm bất kỳ sự tương tác nào. Cố gắng lướt nhanh chất lỏng bằng ngón tay của bạn, và nó sẽ trông và cảm thấy như một khối nhựa đông lạnh. Hãy thư giãn các ngón tay của bạn và chất lỏng sẽ cạn. Chất lỏng Newton không có khả năng như vậy! Bạn có thể đặt công cụ trong một số ít và bắt đầu quăng nó lên. Rất sớm nó sẽ trở nên dẻo và dẻo dai, và đó là lý do tại sao nó giống như một cái móc trong lòng bàn tay của bạn - đây là một cảnh rất thú vị! Lăn chất lỏng vào một quả bóng, nó sẽ được đàn hồi và dễ chịu, nhưng nó là giá trị để thư giãn lòng bàn tay của bạn - nó sẽ lây lan. Đó là thú vị để thêm thuốc nhuộm để nó để chơi với trẻ em. Một số đi xa hơn và cố gắng chạy vòng quanh chất lỏng không phải Newton, cuộn mọi thứ dọc theo nó, nhưng đối với những thí nghiệm như vậy, tất nhiên, cần nhiều vật liệu hơn là cho các thí nghiệm gia đình. Bạn có thể tìm thấy rất nhiều báo cáo video và tiếp tục khám phá thế giới hấp dẫn của vật lý.

Định nghĩa

Bản dịch tiếng Anh: chất lỏng Newton

Chất lỏng Newton được xác định bởi các lực lượng dễ bị biến dạng và ứng suất cắt và tốc độ biến dạng tỷ lệ thuận với chất lỏng có độ nhớt thấp. Nơi Không giống như chất lỏng Newton là bản demo chất lỏng Newton

Được gọi là chất lỏng không Newton.

Trong đó: τ - các ứng suất cắt được áp dụng;

γ - tốc độ cắt (gradient vận tốc);

μ - đo kích thước của các chất lỏng nhớt vật lý, được gọi là độ nhớt, vật lý có nghĩa là tạo đơn vị cắt tỷ lệ ứng suất cắt yêu cầu.

Từ quan điểm của cơ học chất lỏng, người tuân theo luật pháp của ma sát bên trong của chất lỏng Newton được gọi là chất lỏng Newton, hay còn gọi là chất lỏng không Newton.

Cái gọi là pháp luật ma sát nội bộ là đối tượng của một sự thay đổi trong điều kiện nhiệt độ, với gradient vận tốc, μ là một giá trị không đổi luôn được duy trì.

Nước, côn, vv Hầu hết các chất lỏng tinh khiết, dầu nhẹ, và một giải pháp hợp chất phân tử lượng thấp chảy khí là chất lỏng Newton, giải pháp polymer tập trung và hệ thống treo, vv là thường chất lỏng phi Newton.

Nội dung cụ thể

Các ứng suất cắt tại bất kỳ điểm nào có tốc độ cắt cùng là một hàm tuyến tính của chất lỏng. Dòng chảy chất lỏng Newton đơn giản nhất là tấm vô hạn với hai song song chuyển động tương đối vận tốc U, hai chất lỏng thấp nhớt giữa các tấm ổn định chuyển động cắt (hoặc dòng Couette).

1687, I. Newton đầu tiên các thí nghiệm dòng chảy cắt đơn giản nhất. Thí nghiệm của ông thể hiện trong hình. Trong chất lỏng nhớt đầy giữa các tấm song song, khoảng cách giữa các tấm d, văn phòng phẩm dưới tấm B, C trong mặt phẳng đĩa U vận tốc trong liên tục của họ di chuyển màn hình. Như màn hình phẳng cùng với sự chuyển động của chất lỏng, gắn bó với tấm trên của chất lỏng vận tốc U, gắn liền với tấm dưới của vận tốc chất lỏng là số không. Các thí nghiệm cho thấy sự phân bố vận tốc giữa các tấm u (y) tuân theo pháp luật tuyến tính. Lực tác động lên các tấm trên của khu vực với các tấm, tấm là tỷ lệ thuận với vận tốc, tỉ lệ nghịch với khoảng cách d. Nó sau đó:

, Τ = μ * du / dy (1)

Nơi τ là ứng suất cắt; du / dy là tỷ lệ biến dạng trượt; μ là độ nhớt động lực chất lỏng (ví dụ, độ nhớt). Đây là luật của độ nhớt Newton nổi tiếng. Những người tuân theo luật này được gọi là chất lỏng Newton, nếu không chất lỏng không Newton (xem Cơ học chất lỏng không Newton). Giả sử các chất lỏng là đẳng hướng, các tensor căng thẳng và căng thẳng mối quan hệ tỷ lệ biến dạng chức năng đồng nhất, giữa chúng, các mối quan hệ tuyến tính chung nhất là:

pij =-pδij 2 μ (Sij-δij) μ ┡ δij, (2)

Nơi pij là tensor căng thẳng; pij =-pδij τij, P là áp lực đẳng hướng, τij là tensor ứng suất lệch; Sij là tensor tốc độ biến dạng, đẳng hướng tích tensor tốc độ biến dạng; δij của Croatia biểu tượng Necker; μ ┡ hệ số độ nhớt của mở rộng. Công thức (2) là pháp luật của độ nhớt của các biểu thức toán học tổng quát của Newton.

Phương trình (1) (2) là một biểu tượng quan trọng của chất lỏng Newton, dòng chảy chất lỏng là điều cần thiết để xác định các phương trình cấu thành. Nhiều tính chất là chất lỏng Newton, chẳng hạn như nước, không khí, vv.

Bất kể thế nào lực lượng của chất lỏng, chất lỏng có thể tiếp tục tăng lên, ví dụ, nước là một chất lỏng Newton, bởi vì không có vấn đề nhanh như thế nào nó được khuấy động, nó có thể tiếp tục chứng tỏ bản chất của chất lỏng. Điều này không giống như chất lỏng không Newton, trong một chất lỏng không Newton, miễn là một khuấy, sau đó sẽ có một "lỗ", hoặc làm cho chất lỏng để trở thành mỏng, độ nhớt thả nó chảy hơn. Đối với chất lỏng Newton, độ nhớt, nhiệt độ và áp suất chỉ liên quan đến lực lượng không có gì để làm với các chất lỏng.

Phân loại

Theo kích thước của nén chất lỏng của khí và chất lỏng. Khí nén dễ dàng, còn được gọi là được gọi là chất lỏng nén, chất lỏng gần như không nén, đều gọi là chất lỏng không nén được.

Đặc trưng bởi sự biến dạng chất lỏng được chia thành chất lỏng Newton và phi Newton.

Chất lỏng không Newton

Nhiều chất lỏng bao gồm polymer tan chảy và giải pháp tập trung, phân tán polymer (như cao su) và một hệ thống làm đầy, và không đáp ứng được pháp luật dòng chảy Newton được gọi là chất lỏng không Newton chất lỏng như vậy.

(1) Bingham (Bingham) chất lỏng hoặc chất lỏng nhựa

Các tính năng: Khi ứng suất cắt sτ sy nhỏ hơn một giá trị quan trọng nhất định, nó đã không chảy, tức là, γ = 0

Khi sτ> sy chỉ khi dòng chảy Newton tạo

Phương trình dòng chảy: sτ-sy = h · γ

Sơn, nhựa đường, hầu hết các polyme trong một dung môi tốt là một giải pháp tập trung Bingham chất lỏng.