Псевдопластичные и дилатантные жидкости

Определение и общие свойства

Псевдопластичные и дилатантные жидкости относятся к классу ньютоно-ненадежных жидкостей, у которых вязкость зависит от скорости деформации (градиента скорости сдвига).

Псевдопластичные жидкости — жидкости, у которых вязкость уменьшается с увеличением скорости сдвига (разжижение при сдвиге).
Дилатантные жидкости — жидкости, у которых вязкость увеличивается с ростом скорости сдвига (загустение при сдвиге).

Поведение псевдопластичных жидкостей

Для псевдопластичных жидкостей справедлива зависимость:

τ = Kγ̇ⁿ

где τ — касательное напряжение сдвига, γ̇ — скорость сдвига, K — константа, n < 1 — показатель течения (чем меньше n, тем сильнее проявляется разжижение).

Примеры: краски, кровь, некоторые растворы полимеров.

Поведение дилатантных жидкостей

Для дилатантных жидкостей показатель n > 1, что приводит к росту вязкости с увеличением скорости сдвига.

Примеры: концентрированные суспензии, пасты, мука в воде при высоких концентрациях.

Модельные уравнения для неньютоновских жидкостей

Модель Пауэя (Power-law):

τ = Kγ̇ⁿ

Модель Бингама (Bingham plastic):

τ = τ₀ + ηγ̇

где τ₀ — предел текучести.

Физические причины

Изменение вязкости связано с изменениями внутренней структуры жидкости под действием сдвига: разрушение или образование структурных элементов, агрегатов, ориентация частиц.

Применение и значение

В пищевой промышленности (тесто, соусы).
В медицине (поведение крови).
В химической технологии (производство полимеров, суспензий).
При разработке новых материалов с заданными реологическими свойствами.

Экспериментальное изучение

Измерения проводят с помощью вискозиметров и реометров, которые позволяют получить зависимости касательного напряжения от скорости сдвига, строить кривые вязкости и выделять тип жидкости.

Ключевые отличия

Свойство	Псевдопластичные жидкости	Дилатантные жидкости
Зависимость вязкости	Вязкость уменьшается с сдвигом	Вязкость увеличивается с сдвигом
Пример	Краски, кровь	Концентрированные суспензии
Механизм	Разрушение структур	Формирование структур

Таковы основные физические принципы и характеристики кипения, конденсации, а также псевдопластичных и дилатантных жидкостей. Эти явления и свойства имеют фундаментальное значение для понимания поведения жидкостей и газов в природе и технике.