рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Закон Ньютона

Закон Ньютона - Конспект, раздел Химия, Короткий конспект лекцій з дисципліни хімічні основи харчових технологій Наука, Що Вивчає Закономірності Деформації Твердих Тіл Та Течії Рідин Під Діє...

Наука, що вивчає закономірності деформації твердих тіл та течії рідин під дією механічного навантаження називається реологією. Закон в'язкої течії рідин відкрив Ньютон: "Сила внутрішнього тертя, що виявляється під час взаємного переміщення шарів рідини, прямо пропорційна градієнту відносної швидкості цього переміщення і площині поверхні шарів".

Математично закон записується так:

,(27.1)

де F – сила тертя, що діє на поверхню шару рідини в напрямку протилежному його руху; w – відносна швидкість двох шарів рідини площиною S, що знаходяться на відстані х; h – в’язкість рідини (рис.27.1).

В'язкість можна визначити, як опір рідини взаємному переміщенню її шарів. Вимірюють в'язкість у пуазах, 1 Пз = Н/м×с.

Рисунок 27.1 – До формулювання закону Ньютона

27.2 Віскозиметрія

Розділ реології, що вивчає в'язкість рідин називається віскозиметрією. Прилади для вимірювання в'язкості називаються віскозиметрами. Існує ціла низка віскозиметрів, принципи роботи яких ґрунтується на вимірюванні швидкості таких процесів:

– вільного падіння в рідині кульки певного об'єму або маси (метод Стокса);

– затухання в рідині ультразвукових коливань (метод Кулона);

– кутового обертання робочих поверхонь, що занурені в посудину з рідиною (ротаційні віскозиметри);

– витікання рідини через капілярну трубку (віскозиметри Освальда).

Для характеристики реологічних властивостей розчинів ВМС застосовують такі величини:

– відносна в’язкість – відношення в'язкості розчину до в'язкості розчинника, hВ = h/h0;

– питома в’язкість – відношення збільшення в'язкості розчину порівняно з розчинником до в'язкості самого розчинника, hпит = hВ – 1;

– приведена в’язкість – питома в'язкість приведена до одиниці концентрації розчину ВМС, hпр = hпит/С;

– характеристична в’язкість являє собою приведену в’язкість за нескінченного розбавлення розчину ВМС,

Дослідження в’язкості розбавлених розчинів ВМС дає непряму інформацію про їх молярну масу. Залежність характеристичної в’язкості розчинів ВМС від їх молярної маси характеризується рівнянням Марка-Хаувінка:

, (27.2)

де k – константа, характерна для кожного гомологічного ряду ВМС; a – коефіцієнт, що враховує ступінь гнучкості ланцюгів ВМС.

Значення a змінюються в інтервалі від 0,5…0,9. Для часточок, що мають сферичну форму вони мінімальні, а для макромолекул витягнутої паличкоподібної форми – максимальні.

27.3 В’язкість структурованих систем

За своїми реологічними властивостям рідини поділяються на дві групи: ньютонівські або ідеально-в’язкі і неньютонівські, для яких закон Ньютона не виконується. До перших відносяться низькомолекулярні розчинники та розчини на їх основі. Їх в’язкість – це величина стала, яка не залежить від напруги зсуву і швидкості течії рідини.

Витягнені і гнучкі макромолекули ВМС здатні злипатися між собою внаслідок міжмолекулярної взаємодії. В результаті утворюються довгі ланцюги, що пронизують весь об’єм рідини. Такі системи, їх називають структурованими, подібні до тривимірної просторової сітки, яка містить в собі нерухому рідину (рис. 27.2). Утворення зв'язків між макромолекулами впливає на реологічні властивості розчинів ВМС: їх в’язкість не є величиною сталою і залежить від швидкості течії рідини. За малої швидкості руху рідини, зчеплення між макромолекулами встигає відновитися і в’язкість системи виявляється дуже значною. Висока швидкість руху рідини перешкоджає відновленню зв’язків між макромолекулами ВМС, зменшуючи в’язкість системи.

 

Рисунок 27.2 – Структурований розчин ВМС: 1 – макромолекули; 2 – рідина; 3 – захисні шари; 4 – ділянки позбавлені захисних шарів

 

На реологічних кривих для таких систем спостерігають дві ділянки з сталою величиною в’язкості. Одна з них відповідає незруйнованій структурі макромолекул ВМС, друга – повністю зруйнованій (рис.27.3). За наявності великого числа зв’язків між макромолекулами ВМС течія їх розчинів стає зовсім неможливою. Під дією зовнішніх сил у структурованих системах спостерігається лише пружна деформація, тобто вони ведуть себе подібно твердим тілам. Загальноприйнята назва таких систем – драглі.

27.4 Драглі

Драглі – це структуровані розчини ВМС з властивостями еластичних твердих тіл. Драглі одержують двома методами:

– шляхом застиганням розчинів полімерів, яке полягає в об’єднанні макромолекул у формі сітки;

– обмеженим набряканням сухих ВМС у відповідних розчинниках.

На процес утворення драглів істотно впливає природа ВМС, концентрація, температура, наявність в розчинах домішок інших речовин. У концентрованих розчинах здатність ВМС драгліти посилюється внаслідок зменшення відстані між макромолекулами. Здатність драгліти збільшується і при зниженні температури, оскільки при цьому уповільнюється рух макромолекул, полегшуючи їх зчеплення. Процес утворення драглів навіть за низької температури потребує певного часу (від хвилин до тижнів) для формування комірчастої об’ємної сітки. В технології харчових виробництв час, потрібний для утворення структури драглів, називають періодом визрівання.

Рисунок 27.3 – Залежність в’язкості розчинів ВМС від напруги зсуву

 

Драглі можуть виявляти властивості характерні, як для твердих тіл, так і для рідин. Подібно твердим тілам вони здатні зберігати свою форму, виявляти пружні та еластичні властивості. Більшість драглів здатні розріджуватися і переходити в розчин під час механічної дії на них. Цей процес зворотний, оскільки в стані спокою через певний проміжок часу розчин знову драгліє. Властивість драглів багаторазово ізотермічно розріджуватися під час механічній дії і драгліти в стані спокою називають тиксотропією.

Через те, що до складу драглів входить значна кількість розчинника, вони виявляють властивості рідкого тіла. Так, у драглях можуть відбуватися процеси дифузії низькомолекулярних сполук, які за своїм механізмом і швидкістю практично не відрізняються від дифузії цих сполук у відповідних розчинниках.

Під час тривалого зберігання драглі зазнають суттєвих змін, оскільки процес структурування в драглях не припиняється після їх утворення. При цьому на поверхні драглів з’являються окремі краплини рідини, які зливаючись утворюють розбавлений розчин ВМС. Самочинний процес поділу драглів на дві фази, що супроводжується зменшенням об’єму драглів, називають синерезисом. Драглі, стискуючись у процесі синерезису, зберігають форму посудини, в яку були налиті рідини до застигання. Синерезис – це оборотний процес за умов, що з часом у драглях не відбулося хімічних перетворень. Іноді досить незначного нагрівання, щоб драглі, що зазнали синерезису, повернулися у вихідний стан.


Рекомендована до дисципліни література

Основна література

1. Савгіра, Ю. О. Фізична та колоїдна хімія [Текст]: Навчальний посібник/ Ю.О. Савгіра [та ін.]. – Харків : ХДУХТ, 2006.– 162 с.

2. Скоробагатий, Я. П. Фізична і колоїдна хімія та фізико-хімічні методи дослідження. [Текст]: Навчальний посібник / Я. П. Скоробагатий, В. Ф. Федорко. – Львів, Компакт-ЛВ, 2005.– 248 с.

3. Киреев, В. А. Курс физической химии [Текст] / В. А. Киреев. – 6-е изд. – М.: Высшая школа, 1985. – 620 с.

4. Ліпатніков, В. Є.Фізична та колоїдна хімія [Текст] / В. Є. Ліпатніков, К. М. Казаков. – Київ: Вища школа, 1993. – 197 с.

5. Фізична та колоїдна хімія харчових систем. Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт. / Укл. Ю. О. Савгіра, С. О. Самойленко. – Харків: ХДУХТ, 2011. – 76 с.

Додаткова література

6.Салем, Р. Р. Физическая химия. Термодинамика / Москва, Физматлит. – 2004.– 352 с.

7. Гельфман, М. И. Коллоидная химия / СПб, Лань, 2004. – 336 с.

8. Миринович, Л. М. Колоїдна хімія. Конспект лекцій / Л. М. Миринович, І. Г. Воробйова. – Суми, СумДУ, 2009. – 69 с.


– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Короткий конспект лекцій з дисципліни хімічні основи харчових технологій

Харківська державний університет.. Харчування та торгівлі.. Короткий конспект лекцій..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Закон Ньютона

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Передмова
Дисципліна "Фізична та колоїдна" є складовою частиною інтегральної дисципліни "Хімічні основи харчових технологій" – однією з профілюючих дисциплін професійної підготовки студен

Закон Рауля
Важливою характеристикою рідини є тиск її насиченої пари – пари, що знаходиться в рівновазі з рідиною. Для чистої рідини тиск насиченої пари залежить тільки від температури, для її розчинів – від т

Водневий показник
Вода – дуже слабкий електроліт, що дисоціює за рівнянням: Н2О ⇄ Н+ + ОН–. Концентрація іонів Н+ і ОН– у воді, виходячи

Поверхневий натяг
Поверхневий шар рідин за своїми властивостями суттєво відрізняється від її внутрішніх шарів. Кожна молекула, що знаходиться в об’ємі рідини, притягує до себе навколишні молекули й одночасно з такою

Методи одержання дисперсних систем
Дисперсні системи одержують двома методами: шляхом подрібнення речовин – методами диспергування або шляхом об'єднання молекул та іонів у часточки колоїдного ступеню дисперсн

Емульгатори
Емульсії добувають звичайно механічним, ультразвуковим або електричним диспергуванням, яке в цих випадках називають емульгуванням. У кулінарній практиці рідини, що емульгуют

Порошки
Порошки можна розглядати як аерозолі з твердою дисперсною фазою, які піддали коагуляції і утворили з них осад. Залежно від розмірів часточок для порошків прийняті такі н

Характеристики процесу набрякання
Ступінь набрякання визначається кількістю рідини, що поглинається одиницею маси або об’єму сухого зразка полімеру. Визначають ступінь набрякання ваговим або об’ємним методами.

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги