胶体的流变性质.ppt
上传者：sxlw2018
2022-07-23 19:01:13上传
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胶体的流变性质
1
流变性质，是指物质在外力作用下的变形和流动的性质。
流体分子间作相对运动时，有内磨擦力存在。确定流
体流动时内磨擦力大小的物理性质称为粘性，衡量流
体粘性大小的量称为粘度。
F
dx
平板间的流体剪应力与速度梯度
一、粘度的定义
2
流体在x方向的速度
梯度dv/dx称为切变
速度，也称切速，用
D表示
切应力与切速成正比
此为牛顿公式，式中比例
常数η称为流体的粘度，单
位是Pa/s
F: 推动平板的力
A：平板面积
单位面积上的力称为
切应力，用τ表示
粘度定义
3
符合牛顿公式的流体称为
牛顿流体，非牛顿流体的
切应力与切速间无正比关
系，比值不再是常数，而
与切速有关。我们用ηa表
示，称为表观粘度。
只有在层流条件下牛顿公
式才成立。
层流的特点是体系的流动
处于稳恒状态，体系中任何
一点的流速（大小和方向）不随时间而改变。
当流速超过某一限度时，层流变为湍流，有不规则的或随时间改变的漩涡产生，牛顿公式不适用。
4
流体流动的类型---层流与湍流（雷诺实验）
1883年, 英国物理学家Osbone Reynolds作了如下实验。
D
B
A
C
墨水流线
玻璃管
雷诺实验
5
雷诺实验现象
两种稳定的流动状态：层流、湍流
用红墨水观察管中水的流动状态
(a)
层流
(b)
过渡流
(c)
湍流
流动状况可用
雷诺数Re表示。
v：流速
d：管直径
ρ：流体密度
η：流体粘度
Re＜2000 层流
Re＞4000 湍流
Re无量纲
只有在层流条件下，牛顿公式才成立
6
（自修内容）
粘度的测量
毛细管粘度计（单管、三管）
转筒式粘度计
溶胶、凝胶转变法制备单分散溶胶
7
二、稀胶体溶液的粘度
溶胶或悬浮液的粘度高于纯溶剂的粘度。
通常将η溶液/η溶剂称作相对粘度，用
ηr表示。
相对粘度的大小与胶粒的大小、形状
浓度、胶粒与介质的相互作用以及胶
粒在流动过程中的定向程度有关，相
当复杂。
1、胶粒浓度
Einstein公式：
η、η0分别为溶液、溶剂的粘度，Φ为
分散相所占的体积分数。
8
例：石花菜的0.286%溶液，η/η0=2.4。根据
Einstein公式：
得Φ＝0.56
即1ml溶液中，胶体分散相占0.56ml。
设干的石花菜密度为1g/ml，则1ml溶液中石花
菜体积有：0.00286ml。形成胶体后体积增大了
0.56/0.00286＝196倍。
一般认为是溶剂化的结果。
9
2、温度的影响
温度升高，液体粘度降低
由于溶液、溶剂粘度同时
降低，温度对相对粘度影
响不大
3、质点形状的影响
不对称胶粒体系粘度变大
J为刚性棒状粒子的
长短轴之比
胶粒形状不对称会使
流体偏离牛顿公式
4、胶粒大小的影响
球形：粘度与胶粒大小无关
非球形：有关（通过影响不
对称性）
5、电荷对粘度的影响
胶粒带电使体系粘度增加
称为电粘滞效应
r：胶粒半径
k：电导率
ε：介电常数
ζ：Zeta电位
10
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流变性质，是指物质在外力作用下的变形和流动的性质。
流体分子间作相对运动时，有内磨擦力存在。确定流
体流动时内磨擦力大小的物理性质称为粘性，衡量流
体粘性大小的量称为粘度。
F
dx
平板间的流体剪应力与速度梯度
一、粘度的定义
2
流体在x方向的速度
梯度dv/dx称为切变
速度，也称切速，用
D表示
切应力与切速成正比
此为牛顿公式，式中比例
常数η称为流体的粘度，单
位是Pa/s
F: 推动平板的力
A：平板面积
单位面积上的力称为
切应力，用τ表示
粘度定义
3
符合牛顿公式的流体称为
牛顿流体，非牛顿流体的
切应力与切速间无正比关
系，比值不再是常数，而
与切速有关。我们用ηa表
示，称为表观粘度。
只有在层流条件下牛顿公
式才成立。
层流的特点是体系的流动
处于稳恒状态，体系中任何
一点的流速（大小和方向）不随时间而改变。
当流速超过某一限度时，层流变为湍流，有不规则的或随时间改变的漩涡产生，牛顿公式不适用。
4
流体流动的类型---层流与湍流（雷诺实验）
1883年, 英国物理学家Osbone Reynolds作了如下实验。
D
B
A
C
墨水流线
玻璃管
雷诺实验
5
雷诺实验现象
两种稳定的流动状态：层流、湍流
用红墨水观察管中水的流动状态
(a)
层流
(b)
过渡流
(c)
湍流
流动状况可用
雷诺数Re表示。
v：流速
d：管直径
ρ：流体密度
η：流体粘度
Re＜2000 层流
Re＞4000 湍流
Re无量纲
只有在层流条件下，牛顿公式才成立
6
（自修内容）
粘度的测量
毛细管粘度计（单管、三管）
转筒式粘度计
溶胶、凝胶转变法制备单分散溶胶
7
二、稀胶体溶液的粘度
溶胶或悬浮液的粘度高于纯溶剂的粘度。
通常将η溶液/η溶剂称作相对粘度，用
ηr表示。
相对粘度的大小与胶粒的大小、形状
浓度、胶粒与介质的相互作用以及胶
粒在流动过程中的定向程度有关，相
当复杂。
1、胶粒浓度
Einstein公式：
η、η0分别为溶液、溶剂的粘度，Φ为
分散相所占的体积分数。
8
例：石花菜的0.286%溶液，η/η0=2.4。根据
Einstein公式：
得Φ＝0.56
即1ml溶液中，胶体分散相占0.56ml。
设干的石花菜密度为1g/ml，则1ml溶液中石花
菜体积有：0.00286ml。形成胶体后体积增大了
0.56/0.00286＝196倍。
一般认为是溶剂化的结果。
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2、温度的影响
温度升高，液体粘度降低
由于溶液、溶剂粘度同时
降低，温度对相对粘度影
响不大
3、质点形状的影响
不对称胶粒体系粘度变大
J为刚性棒状粒子的
长短轴之比
胶粒形状不对称会使
流体偏离牛顿公式
4、胶粒大小的影响
球形：粘度与胶粒大小无关
非球形：有关（通过影响不
对称性）
5、电荷对粘度的影响
胶粒带电使体系粘度增加
称为电粘滞效应
r：胶粒半径
k：电导率
ε：介电常数
ζ：Zeta电位
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胶体的流变性质
