Рассмотрим три наиболее распространенных метода измерения вязкости:

1. Капиллярный метод (вискозиметр Оствальда).

В специальный капилляр заливают определенный объем жидкости V (см³) и она вытекает под давлением Р (дин/см²) в течение времени (сек), высота l и радиус r. Пуазейль показал:

, где - коэффициент вязкости.

Чаще проводят сравнительное определение вязкости. Для этого измеряют время истечения  и ₁ одинаковых объемов испытуемой и стандартной жидкости, тогда

,

где  - плотность.

2. Метод падающего шарика.

Измеряется скорость v, с которой шарик из известного материала падает в вязкой среде. Стокс вывел уравнение:

,

где r – радиус шарика;

₁ – плотность шарика;

₂ – плотность среды.

Можно проводить и относительные измерения:

.

3. Метод вращающегося цилиндра.

Внешний цилиндр вращается с постоянной скоростью. От него начинает вращаться жидкость в сосуде, а затем и сам внутренний цилиндр, подвешенный внутри на нити. По углу закручивания внутреннего цилиндра  и постоянной угловой скоростью  в двух различных жидкостях, для одной из них  известна.

.

Вопросы для самоконтроля

1. Какие жидкости называются «ньютоновскими»? Напишите уравнение Ньютона для течения жидкостей. Объясните физический смысл входящих в него параметров. Нарисуйте кривые течения и вязкости для ньютоновских систем.

2. Какие жидкости называются неньютоновскими? Нарисуйте кривые течения для неньютоновских систем. Уравнение Оствальда-Вейля.

3. Какие системы называются «бингамовскими»? Нарисуйте кривые течения для бингамовских систем. Уравнение Бингама.

4. Каково принципиальное устройство капиллярного вискозиметра? Напишите уравнение Пуазейля для объёмной скорости движения жидкости в капилляре.

5. Каковы виды вязкости растворов, единицы измерения?

6. Напишите уравнение Эйнштейна для разного содержания дисперсной фазы (до 6% и до 30%).

6. Каковы методы измерения вязкости?

7. Какие факторы и как влияют на вязкость жидкостей?

8. Перечислите методы определения молекулярной массы полимеров.

Тема 5.1.3. Коллоидные пав

• Образование этих систем самопроизвольно, часто с выделением энергии;

• Имеется сильное межмолекулярное взаимодействие между частицами фазы и среды, межфазовое натяжение мало, межфазовая граница размыта;

• Системы термодинамически устойчивы – постоянство во времени концентрации и размеров частиц.

ПАВ – вещества, добавление которых в гетерогенную систему уменьшает поверхностное натяжение на границе раздела фаз, причем во всем интервале концентраций вплоть до насыщенного раствора ПАВ находятся в молекулярно-дисперсном состоянии (системы гомогенные). Обозначение

При удлинении углеводородной цепи до 8-10 атомов углерода молекулы ПАВ становятся способны объединяться в агрегаты, содержащие десятки молекул и называемые мицеллами. При малых концентрациях ПАВ образуют истинные растворы. При увеличении концентрации раствора до величины, именуемой критической концентрацией мицеллообразования (ККМ), в растворе появляется новая фаза. Такие системы обладают свойствами коллоидных растворов.

Различие коллоидных ПАВ и обычных – в длине углеводородного радикала.

Классификация ПАВ

Анионные ПАВ (диссоциирующие в воде с образованием поверхностно-активного аниона):

а) карбоновые кислоты (RCOOH), их соли (RCOOM);

б

+OH^-

) алкилсульфатыROSO₂OM;

в) алкиларилсульфонаты RArSO₂OM;

г) фосфаты, тиосульфаты.

Катионные ПАВ (диссоциирующие в воде с образованием ПАкатиона):

а) соли первичных, вторичных, третичных алифатических и ароматических аминов;

б) соли алкилзамещенных аммониевых оснований;

в) пиридиновые соединения.

Амфолитные ПАВ – содержащие две функциональные группы, одна из которых имеет кислый характер, другая – основной. В зависимости от среды соединение диссоциирует как кислота и как основание:

RNH(CH₂)_nCOO^- ↔ RNH(CH₂)_nCOOH ↔ RNH₂(CH₂⁺)_nCOOH

Анионоактивные св-ва Катионоактивные св-ва

Неионогенные ПАВ – в растворах не распадаются на ионы, соединения, полученные на основе оксида этилена путем присоединения его к спиртам, карбкислотам, аминам и т.д.:

ROH+ n → RO(OCH₂CH₂)_nH

Полиоксиэтиленовая цепь

Полиоксиэтиленовая цепь определяет гидрофильные свойства неионогенных ПАВ.