非牛顿流体的原理:非牛顿流体,当作用在流体上的剪切力发生改变时,其粘度发生改变(牛顿流体的粘度不变)。
1、多数熔体的粘度对剪切速度敏感,称为非牛顿型流体,某些非牛顿型流体的粘度随剪切速度的增加而升高(称为切力增稠现象),如含有增稠剂的塑料糊、少数有填料的
塑料熔体等。
2、另一些非牛顿型流体的粘度却随剪切速率的增大而降低(称为剪切稀化现象)。
原因是,当作用在流体上的剪切力发生改变时,导致流体的微观结构发生改变,从而使流体间的相互作用力发生变化,从而流体粒子发生了变形。
非牛顿流体,是指不满足牛顿黏性实验定律的流体,即其剪应力与剪切应变率之间不是线性关系的流体。非牛顿流体广泛存在于生活、生产和大自然之中。绝大多数生物流体都属于现在所定义的非牛顿流体。人身上血液、淋巴液、囊液等多种体液,以及像细胞质那样的“半流体”都属于非牛顿流体。
1、非牛顿流体,是指不满足牛顿黏性实验定律的流体,即其剪应力与剪切应变率之间不是线性关系的流体。
2、非牛顿流体广泛存在于生活、生产和大自然之中。绝大多数生物流体都属于所定义的非牛顿流体。人身上血液、淋巴液、囊液等多种体液,以及像细胞质那样的“半流体”都属于非牛顿流体。
非牛顿流体制作方法如下:
实验材料:
塑料盒子、淀粉、清水、勺子。
方法:
1、非牛顿流体需要按比例称量好需要的淀粉和水的用量,可以事先买一包淀粉,准备一个空的大塑料瓶,先倒入半瓶淀粉,然后准备一杯清水。
2、将淀粉和水倒入容器中。
3、用手搅拌均匀,如果觉得液体太过稀,再加入一定量的淀粉,一直不停的搅拌即可。
4、最后当你用手指触碰时会出现一个小小的坑。这时候就说明非牛顿液体制备成功了。
现象:
将勺子轻轻插入非牛顿流体中,再拿起勺子可以感受到它是软软的液体状。
然而,用勺子使劲拍打非牛顿流体,可以看到并没有飞溅出液体,并且流体变得很坚硬,拍打时能明显感觉到阻力。
我们再来用手试试看,明明可以插进去,可是拍打它时,却像打在固体上一样,即使将手握成拳头状,击打非牛顿流体,它仍旧硬如石头击不破。
将非牛顿流体拿在手里揉搓,它像一块石头;然而摊在手上又会像水一样化开。
蕴含的科学道理:
非牛顿流体,是指不满足牛顿黏性实验定律的流体,即其剪应力与剪切应变率之间不是线性关系的流体。流体的粘度会因为受到的压力或速度而变化,压力越大,粘度会增加,甚至成为暂时性的固体。它具有遇弱则弱、遇强则强的特性,当它表面受压就会变硬,具备一定的固体特性;当表面不受压时则会呈现出柔软的状态,如同液体。
非牛顿流体,是指不满足牛顿黏性实验定律的流体,即其剪应力与剪切应变率之间不是线性关系的流体。非牛顿流体广泛存在于生活、生产和大自然之中。绝大多数生物流体都属于所定义的非牛顿流体。人身上淋巴液、囊液等多种体液,以及像细胞质那样的“半流体”都属于非牛顿流体。
特性:
对于非牛顿流体来说,作用于液体微元上的摩擦力除与当前的运动状态外还与液体过去的运动状态有关,也就是说,此种液体有记忆效应。
其中一种比较广为人知及易于家中试制的非牛顿流体为玉米淀粉加水的制成品,比例约是5份玉米粉配上3份水混合而成。
在一只有黏弹性流体(非牛顿流体的一种)的烧杯里,旋转实验杆。
对于牛顿流体,由于离心力的作用,液面将呈凹形;而对于黏弹性流体,却向杯中心流动,并沿杆向上爬,液面变成凸形,甚至在实验杆旋转速度很低时,也可以观察到这一现象。
在设计混合器时,必须考虑爬杆效应的影响。同样,在设计非牛顿流体的输运泵时,也应考虑和利用这一效应。
高分子聚合物的浓溶液和悬浮液等一般为非牛顿流体。聚乙烯、聚丙烯酰胺、聚氯乙烯、尼龙6、PVS、赛璐珞、涤纶、橡胶溶液、各种工程塑料、化纤的熔体、溶液等,都是非牛顿流体。
石油、泥浆、水煤浆、陶瓷浆、纸浆、油漆、油墨、牙膏、家蚕丝再生溶液、钻井用的洗井液和完井液、磁浆、某些感光材料的涂液、泡沫、液晶、高含沙水流、泥石流、地幔等也都是非牛顿流体。
食品工业中的番茄汁、淀粉液、蛋清、苹果浆、浓糖水、酱油、果酱、炼乳、琼脂、土豆浆、熔化巧克力、面团、米粉团、以及鱼糜、肉糜等各种糜状食品物料也都是非牛顿流体。
非牛顿流体,是指不满足牛顿黏性实验定律的流体,即其剪应力与剪切应变率之间不是线性关系的流体。非牛顿流体广泛存在于生活、生产和大自然之中。绝大多数生物流体都属于现在所定义的非牛顿流体。人身上血液、淋巴液、囊液等多种体液,以及像细胞质那样的“半流体”都属于非牛顿流体。
扩展资料:
非牛顿流体显示出的另一奇妙性质,是湍流减阻。人们观察到,如果在牛顿流体中加入少量聚合物,则在给定的速率下,可以看到显著的压差降。湍流一直是困扰理论物理和流体力学界未解决的难题。
然而在牛顿流体中加入少量高聚物添加剂,却出现了减阻效应。有人报告:在加入高聚物添加剂后,测得猝发周期加大了,认为是高分子链的作用。虽然湍流减阻效应的道理尚未弄得很清楚,却己有不错的应用。
在消防水中添加少量聚乙烯氧化物,可使消防车龙头喷出的水的扬程提高一倍以上。应用高聚物添加剂,还能改善气蚀发生过程及其破坏作用。
聚合物熔体从一根矩形截面的管口流出时,管截面长边处的胀大,比短边处的胀大更加显著。尤其在管截面的长边中央胀得最大。因此,如果要求生产出的产品的截面是矩形的,口模的形状就不能是矩形,而必须是四边中间都凹进去的形状。
非牛顿流体除具有以上几种有趣的性质外,还有其他一些受到人们重视的奇妙特性,如拔丝性(能拉伸成极细的细丝,可见“春蚕到死丝方尽”一文),剪切变稀(可见“腱鞘囊肿治愈记”一文),连滴效应(其自由射流形成的小滴之间有液流小杆相连),液流反弹等。
参考资料:
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