洗滌劑是不是非牛頓流體,牛頓流體與非牛頓流體區別?
牛頓流體是指在受力后極易變形,且切應力與變形速率成正比的低粘性流體。凡不同于牛頓流體的都稱為非牛頓流體。
牛頓內摩擦定律表達式:τ=μγ
式中:τ--所加的切應力;
γ--剪切速率(流速梯度);
μ--度量液體粘滯性大小的物理量,簡稱為黏度,物理意義是產生單位剪切速率所需要的剪切應力。
從流體力學的角度來說,凡是服從牛頓內摩擦定律的流體稱為牛頓流體,否則稱為非牛頓流體。
所謂服從內摩擦定律是指在溫度不變的條件下,隨著流速梯度的變化,μ值始終保持一常數。
水、酒精等大多數純液體、輕質油、低分子化合物溶液以及低速流動的氣體等均為牛頓流體;高分子聚合物的濃溶液和懸浮液等一般為非牛頓流體。
牛頓流體與非牛頓流體
洗滌劑是不是非牛頓流體?一般不是,非牛頓流體大多數是黏度比較高的泥漿之類的,特別是高分子溶液或者熔體才能表現出非牛頓流體特性。像洗滌劑這種小分子液體,剪切應力和剪切時間無關與速率成正比,完全符合牛頓流體特性。
英國科學家牛頓于1687年,發表了以水為工作介質的一維剪切流動的實驗結果。實驗是在兩平行平板間充滿水時進行的,下平板固定不動,上平板在其自身平面內以等速U向右運動。此時,附著于上、下平板的流體質點的速度,分別是U和0,兩平板間的速度呈線性分布,斜率是黏度系數。由此得到了的牛頓黏性定律。
斯托克斯1845年在牛頓這一實驗定律的基礎上,作了應力張量是應變率張量的線性函數、流體各向同性及流體靜止時應變率為零的三項假設,從而導出了廣泛應用于流體力學研究的線性本構方程,以及被廣泛應用的納維-斯托克斯方程(簡稱:納斯方程)。
后來人們在進一步的研究中知道,牛頓黏性實驗定律(以及在此基礎上建立的納斯方程),對于描述像水和空氣這樣低分子量的簡單流體是適合的,而對描述具有高分子量的流體就不合適了,那時剪應力與剪切應變率之間己不再滿足線性關系。為區別起見,人們將剪應力與剪切應變率之間滿足線性關系的流體稱為牛頓流體,而把不滿足線性關系的流體稱為非牛頓流體。 早在人類出現之前,非牛頓流體就己存在,因為絕大多數生物流體都屬于現在所定義的非牛頓流體。人身上的血液、淋巴液、囊液等多種體液,以及像細胞質那樣的“半流體”,都屬于非牛頓流體。
近幾十年來,促使非牛頓流體研究迅速開展的主要動力之一,是聚合物工業的發展。聚乙烯、聚丙烯酰胺、聚氯乙烯、尼龍6、PVS、賽璐珞、滌綸、橡膠溶液、各種工程塑料、化纖的熔體、溶液等,都是非牛頓流體。
石油、泥漿、水煤漿、陶瓷漿、紙漿、油漆、油墨、牙膏、家蠶絲再生溶液、鉆井用的洗井液和完井液、磁漿、某些感光材料的涂液、泡沫、液晶、高含沙水流、泥石流、地幔等也都是非牛頓流體。
非牛頓流體在食品工業中也很普遍,如番茄汁、淀粉液、蛋清、蘋果漿、菜湯、濃糖水、醬油、果醬、煉乳、瓊脂、土豆漿、熔化巧克力、面團、米粉團、以及魚糜、肉糜等各種糜狀食品物料。
綜上所述,在日常生活和工業生產中,常遇到的各種高分子溶液、熔體、膏體、凝膠、交聯體系、懸浮體系等復雜性質的流體,差不多都是非牛頓流體。有時為了工業生產的目的,在某種牛頓流體中,加入一些聚合物,在改進其性能的同時,也將其變成為非牛頓流體,如為提高石油產量使用的壓裂液、潤滑劑等。
現在也有人將血液、果漿、蛋清、奶油等這些非常黏稠的液體,牙膏、石油、泥漿、油漆、各種聚合物(聚乙烯、尼龍、滌綸、橡膠等)溶液等非牛頓流體,稱為軟物質。