4.2.2. Оценка размеров "блоков течения" в жидкости

Течение "блоками", в сущности, давно и подробно изучено экспериментально, но, конечно, не для жидкостей, а для поликристаллических материалов. Особенно много данных по такому течению в процессах высокотемпературной диффузионной ползучести, в частности, для образцов, полученных спеканием порошков. Реализуется механизм Набарро-Хеннинга-Лифшица [118, 146] (рис. 4.6). Деформация идёт за счёт диффузии вещества со сжимаемых граней блоков (горизонтальные на рис.4.6.) на растягиваемые (боковые) и выделению там; блоки уменьшаются по вертикали и увеличиваются ("растягиваются") по горизонтали. Течение сосредотачивается на границах зёрен, где решётка ослаблена. Сами зёрна размером, например, 100 мкм, только поворачиваются и смещаются как целое.

Рис. 4.7. Механизм диффузионной ползучести. Атомные плоскости растворяются на сжимаемых гранях и растут на растягиваемых при диффузионном переносе вещества

При данном коэффициенте диффузии D скорость деформации  и 1/пропорциональны квадрату размера блока, L² [118, 146], и размер блоков L можно оценить из формулы:

(L/2r)² = 6rD/kT =  .

Если размер блока уменьшится до величины атома (L = 2r), то данное уравнение перейдет в формулу Стокса-Эйнштейна.

Можно предполагать какой-то подобный механизм и для течения в жидкости или стекле. Такая оценка размера L блоков течения и доли  частиц, участвующих в течении, дает следующие величины:

Состояние 	Простая жидкость	Точка просед.	Точка разм.	Точка стекл.	Твёрдое тело
Параметр 
Вязкость, Па*с	10-4	100	107	1012	1019
Коэффициент диффузии, см2/с	10-4	10-6	10-8	10-10	10-11
Размер блока, см	10-8	10-6	10-4	10-3	100
Доля 	100	10-2	10-8	10-10	10-16

Из таблицы следует, что при охлаждении расплава от состояния простой жидкости до хрупкого состояния размер блоков возрастает от размера атома до макроскопических величин L > 1 см. На "блоки" размером порядка 1 см действительно может рассыпаться стекло при хрупком разрушении. В точке стеклования получаются блоки размером порядка 0,1 мм, а в точке размягчения по Литтлону L  1 мкм.

Можно разрабатывать другие механизмы течения, однако в любом случае для согласования коэффициентов вязкости и диффузии придётся принять, что большая часть атомов входит в недеформируемые области. Разные механизмы течения в основном будут различаться тем, каким способом, каким образом доля подвижных частиц распределяется по объёму.

Современные теории обычно строятся отдельно для вязкости и для диффузии; коэффициенты  и D остаются несогласованными; согласуя такую теорию с действительностью по вязкости, мы приходим в противоречие по коэффициенту диффузии, и наоборот.

Таким образом, уже из соотношения кинетических коэффициентов вязкости и диффузии реальной жидкости прямо следует её микронеоднородное строение, неоднородность течения в ней, разбиение её на блоки. Подвижность атомов или молекул в индивидуальных перемещениях намного превосходит их подвижность в коллективном вязком течении. Например, атомы упакованы достаточно свободно и легко "перепрыгивают" из узла решетки в соседнюю вакансию, тем не менее сама решетка оказывается достаточно жесткой и оказывает большое сопротивление сдвигу. Подобное поведение атомарной системы в модели можно обеспечить наложением небольшого по энергии упорядочивающего поля, эквивалентного очень дальнодействующим межчастичным взаимодействиям.