Реологические свойства дисперсных систем.





ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Пример 1.При измерении вязкости растворов полистирола в толуоле с помощью капиллярного вискозиметра получены следующие данные.

Концентрация раствора, г/л 0,0 1,7 2,12 2,52 2,95 3,4
Время истечения раствора τ, с 97,6 115,5 120,2 124,5 129,9 134,9

Рассчитайте значения относительной, удельной и приведенной вязкости растворов.

Решение. Результаты расчетов относительной, удельной и приведенной вязкостей для всех концентраций приведены в таблице:

С, г/л 1,7 2,12 2,52 2,95 3,4
1,179 1,231 1,276 1,330 1,382
0,179 0,231 0,276 0,330 0,382
0,108 0,109 0,11 0,111 0,112

 

МНОГОВАРИАНТНЫЕ ЗАДАНИЯ

Варианты: 1, 6, 11, 16, 21.

По экспериментальным данным, полученным для структурированной дисперсной системы, постройте кривую течения, а также рассчитайте и постройте зависимость вязкости от напряжения сдвига.

Напряжение сдвига P, Н/м2
Скорость деформации , с-1 1,2 1,81 2,45 3,1

Варианты: 2, 7, 12, 17, 22.

При исследовании влияния дисперсности суспензий на их реологические свойства были приготовлены 30%-ные угольные суспензии в воде с различной удельной поверхностью Sуд: I - 18·105 м-1, II – 24,2·105 м-1, III – 30,6·105 м-1. Используя экспериментальные данные, полученные с помощью ротационного вискозиметра, построить реологические кривые в координатах N = f(p) и определить изменение предельного напряжения на сдвиг Pm в зависимости от изменения Sуд.

Вес груза, p·105, кг Число оборотов N, об/сек
I II III
5,0 0,2 0,0 0,0
10,0 0,3 0,0 0,0
15,0 1,85 0,2 0,0
20,0 4,3 0,3 0,0
25,0 5,9 0,6 0,2
30,0 6,8 2,0 0,25
35,0 8,0 4,0 0,3
40,0 8,7 5,9 0,5
45,0   7,4 2,4
50,0   8,3 4,0
55,0   8,5 5,8
60,0   8,8 7,0
65,0     7,7
70,0     8,2
75,0     8,5
85,0     8,8

Варианты: 3, 8, 13, 18, 23.

Гидрозоли смеси CeO2-ZrO2 получены методом пептизации осадка при повышенных температурах. По приведенным в таблице экспериментальным данным постройте зависимость приведенной вязкости от концентрации золя и оцените влияние времени термообработки на реологические характеристики золей.

Концентрация золя, масс.% Приведенная вязкость (масс.%)-1 в зависимости от времени термообработки золей.
0 ч. 0,5 ч. 1 ч. 1,5 ч. 4 ч.
0,15 0,0750 0,048 0,023 0,016 0,009
0,3 0,0280 0,018 0,014 0,0090 0,006
0,4 0,0130 0,008 0,008 0,006 0,0045
0,5 0,0075 0,005 0,0045 0,0045 0,004
0,6 0,007 0,004 0,004 0,004 0,004
0,7 0,0072 0,004 0,004 0,004 0,004
0,8 0,0075 0,0045 0,0045 0,0045 0,004

Варианты: 4, 9, 14, 19, 24.

При исследовании водных растворов гидроксиэтилцеллюлозы (ГЭЦ) на ротационном вискозиметрии были получены следующие данные:

Скорость деформации , с-1 Напряжение сдвига P, Н/м2, при следующих концентрациях (масс.%) ГЭЦ:
0,7 1,0 1,2 1,5 1,7
3,0 6,62 9,27 33,1 62,89 148,35
5,4 11,58 16,55 54,62 99,3 193,64
9,0 16,55 26,48 79,44 139,02 271,42
16,2 26,48 41,38 117,51 200,25 364,3
27,0 36,41 59,58 162,19 274,73 474,00
48,6 54,62 92,68 231,7 347,6 616,20
81,0 77,78 131,74 304,52 442,4 774,21
145,8 117,51 192,31 379,2 584,6 979,6
243,0 162,19 260,49 489,81 726,81 1200,8
437,0 233,35 341,28 692,1 948,00 1485,2
729,0 311,14 442,4 790,05 1153,4 1769,6
1312,0 395,05 568,8 995,4 1437,8 2148,8

Постройте кривые течения и график зависимости величины предела текучести от концентрации ГЭЦ.

Варианты: 5, 10, 15, 20, 25.

С помощью капиллярного вискозиметра измерена вязкость гидрозолей CeO2-ZrO2 при соотношении оксидов 4:1. По приведенным в таблице экспериментальным данным постройте зависимости приведенной вязкости от концентрации золя и проанализируйте их.

Концентрация золя, масс.% Приведенная вязкость (масс.%)-1 в присутствии электролитов.
Без электролита 0,3моль/л NaNO3 0,5моль/л NaNO3 5,0моль/л Na2SO4
0,2 0,09481 0,04 0,028 0,006
0,42 0,04040 0,03 0,025 0,0075
1,0 0,02096 0,015 0,012 0,01
1,7 0,01585 0,01 0,01 0,0125
2,5 0,01158 0,01 0,01 0,015
4,2 0,01141 0,01 0,01 0,02
5,5 0,01331 0,01 0,01 0,025

 

РАСТВОРЫ ВМС.

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Пример 1.Определите молярную массу полистирола в кислоте при Т=291 К, используя данные осмометрического метода. Δh – разность уровней в капиллярах, опущенных в растворитель, измеренных с помощью осмометра типа Хелфрица.

Концентрация раствора С, кг/м3 1,455 2,48 3,91 4,85 6,00
Dh×102, м 0,45 0,8 1,32 1,67 2,14

 

Решение. Для определения молярной массы ВМВ осмометрическим методом необходимо знать величину осмотического давления π . Для растворов высокомолекулярных веществ величина осмотического давления не подчиняется закону Вант-Гоффа : нет линейной зависимости между осмотическим давлением и концентрацией. Поэтому для определения молярной массы М используют уравнение Галлера:

или

где С – концентрация раствора ВМВ, кг/м3; b – константа, характеризующая отклонение от закона Вант-Гоффа; π/C – приведенное осмотическое давление.

При бесконечном разбавлении раствора уравнение принимает вид:

Предельное значение при концентрации раствора, стремящейся к нулю, находят методом графической экстраполяции. Величины Δh переводим в осмотическое давление π (Па), умножив на переводной коэффициент 9,8·103 (давление водяного столба высотой 1 м равно 9,806 Па). Поделив каждое значение π на соответствующую концентрацию, получаем приведенные осмотические давления π/C.

Концентрация раствора С, кг/м3 1,455 2,48 3,91 4,85 6,00
Dh×102, м 0,45 0,8 1,32 1,67 2,14
Осмотическое давление p, Па 44,1 78,4 129,36 163,36 209,72
π/C 30,30 31,61 33,08 33,74 34,95

Строим график в координатах π/C – C (рис. 3).

Экстраполируем полученную зависимость на С = 0. Отсекаемый на оси ординат отрезок K (рис. 3) равен .

 
 
π/С, Н·м/кг


К=28,7
С, кг/м3

 
Рис. 3. Зависимость π /С от концентрации

МНОГОВАРИАНТНЫЕ ЗАДАНИЯ

Задача 1.Определите молярную массу ВМВ в соответствующем растворителе, используя данные осмометрического или вискозиметрического метода.

Вариант 1, 21.

Осмометрия. Т = 289,5 К. Этилцеллюлоза в анилине.

Концентрация раствора С, кг/м3
Осмотическое давление p, Па 92,4

 

Вариант 2, 22.

Осмометрия. Т = 298 К. Поливинилхлорид в циклогексане.

Примите π = Δh∙9,806∙103 ( Н/м2), где π – осмотическое давление, Δh – разность уровней в капиллярах, опущенных в раствор и растворитель.

Концентрация раствора С, кг/м3
Dh×102, м 0,32 0,99 1,7 2,46 3,7

 

Вариант 3, 23.

Осмометрия. Т = 293 К. Полистирол в толуоле. Примите p = Dh×9,806×103 (Н/м2), где p - осмотическое давление, Dh - разность уровней в капиллярах, опущенных в раствор и растворитель.

Концентрация раствора С, кг/м3 2,91 4,96 7,82 9,69
Dh×102, м 0,95 1,67 2,78 3,51 4,5

Вариант 4, 24.

Осмометрия. Т = 298 К. Полистирол в бензоле. Примите p = Dh×9,806×10-3 (Па), где p – осмотическое давление, Dh – разность уровней в капиллярах, опущенных в раствор и растворитель.

Концентрация раствора С, кг/м3
Dh×102, м 0,32 0,99 1,7 2,46 3,7

Вариант 5, 25.

Осмометрия. Т = 297,5 К. Этилцеллюлоза в анилине.

Концентрация раствора С, кг/м3
Осмотическое давление p, Па

 

Вариант 6.

Осмометрия. Т = 313,8 К. Этилцеллюлоза в анилине.

Концентрация раствора С, кг/м3
Осмотическое давление p, Па 99,6

 

Вариант 7.

Осмометрия. Т = 293 К. Бутадиеновый каучук в бензоле.

Концентрация раствора С, кг/м3 1,206 2,898 5,108 7,684 9,912 12,28
Осмотическое давление p, Па 8,4 31,9 81,6 169,4 267,3 401,0

 

Вариант 8.

Осмометрия. Т = 313 К. Этилцеллюлоза в анилине.

Концентрация раствора С, кг/м3 1,1 2,79 4,91 6,89 10,06 13,38
Осмотическое давление p, Па 49,4 140,6 250,9 365,4 536,0 739,6

 

Вариант 9.

Вискозиметрия. Т = 298 К. Полистирол в толуоле. Константы:

К = 1,61×10-5, a = 0,70.

Концентрация раствора С, кг/м3 1,7 2,12 2,52 2,95 3,4
Время истечения t, с 97,6 115,1 120,2 124,5 129,8 134,9

 

Вариант 10.

Вискозиметрия. Т = 298 К. Полиметилметакрилат в бензоле. Константы:

К = 4,7×10-5, a = 0,77.

Концентрация раствора С, кг/м3 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0
Приведенная вязкость hуд/С 0,408 0,416 0,430 0,434 0,442 0,452

 

Вариант 11.

Вискозиметрия. Т = 298 К. Нейлон в муравьиной кислоте. Константы:

К = 11×10-5, a = 0,72.

Концентрация раствора С, кг/м3 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5
Приведенная вязкость hуд/С 0,09 0,096 0,104 0,109 0,117

 

Вариант 12.

Вискозиметрия. Т = 298 К. Перхлорвиниловая смола в циклогексане. Константы: К = 6,3×10-5, a = 0,67.

Концентрация раствора С, кг/м3 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0
Удельная вязкость hуд 0,204 0,433 0,678 0,960 1,240

 

Вариант 13.

Вискозиметрия. Т = 298 К. Поливинилацетат в ацетоне. Константы:

К = 4,2×10-5, a = 0,68.

Концентрация раствора С, кг/м3
Удельная вязкость hуд 0,14 0,465 0,84 1,3

 

Вариант 14.

Вискозиметрия. Т = 298 К. Поливинилацетат в хлороформе. Константы:

К = 6,5×10-5, a = 0,71.

Концентрация раствора С, кг/м3
Приведенная вязкость hуд/С 0,385 0,465 0,530 0,615

 

Вариант 15.

Вискозиметрия. Т = 298 К. Поливинилацетат в бензоле. Константы:

К = 5,7×10-5, a = 0,70.

Концентрация раствора С, кг/м3
Приведенная вязкость hуд/С 0,242 0,285 0,310 0,355

 

Вариант 16.

Вискозиметрия. Т = 298 К. Этилцеллюлоза в анилине. Константы:

К = 6,9×10-5, a = 0,72.

Концентрация раствора С, кг/м3 1,75 2,5 3,25 4,0
Удельная вязкость hуд 0,24 0,525 0,875 0,135 0,184

 

Вариант 17.

Вискозиметрия. Т = 298 К. Поливинилацетат в ацетоне. Константы:

К = 5,5×10-5, a = 0,70.

Концентрация раствора С, кг/м3
Приведенная вязкость hуд/С 0,222 0,260 0,295 0,330

 

Вариант 18.

Вискозиметрия. Т = 298 К. Полиакриловая кислота в бензоле. Константы:

К = 6,5×10-5, a = 0,71.

Концентрация раствора С, кг/м3
Приведенная вязкость hуд/С 0,385 0,465 0,530 0,615

 

Вариант 19.

Вискозиметрия. Т = 298 К. Полистирол в толуоле. Константы:

К = 1,61×10-5, a = 0,70.

Концентрация раствора С, кг/м3 1,7 2,12 2,52 2,95 3,4
Удельная вязкость hуд 0,184 0,231 0,276 0,330 0,382

 

Вариант 20.

Вискозиметрия. Т = 298 К. Полибутадиен в толуоле. Константы:

К = 2,16×10-5, a = 0,64.

Концентрация раствора С, кг/м3 1,41 1,94 2,59 3,24 3,89
Время истечения раствора t, с 171,5 216,1 257,3 282,6 308,1

Задача 2. Изучение кинетики набухания ВМВ.. Постройте кривую кинетики набухания ВМВ в координатах степень набухания α (доля поглощенного растворителя Q) от времени. Сделайте вывод о типе процесса набухания. Определите константу скорости набухания графическим методом, приняв, что процесс набухания подчиняется кинетическому уравнению реакции I порядка.

Вари- ант Т, К ВМВ Растворитель t, мин α, % Q, %
1, 21 Каучук CCl4 -
2, 22 Агар-агар Вода+изопропи- ловый спирт -
3, 23 Вулканизиро- ванный каучук Бутанол -
4, 24 Поли – ε – капроамид Этанол -
5, 25 Натуральный каучук Этанол - 9,0 34,0 56,0 71,0 87,5 94,0 99,5 100,0 100,0
Агар-агар Изопропанол -
Каучук Ацетон -
Агар-агар Вода+амиловый спирт -
Этилцеллюлоза Толуол 25,0 37,0 56,0 56,8 73,0 73,0 -
Каучук Диметил- формамид 14,5 23,6 36,2 45,7 52,0 52,0 -
Целлюлоза Этанол 9,0 34,0 56,0 87,5 99,5 100,0 100,0 -
Каучук Дибутилфтолат - 14,5 23,6 31,4 36,2 40,6 45,7 52,0 52,0
Агар-агар Вода+бутанол -
Каучук Дибутилфтолат - 25,0 37,0 45,0 56,0 60,0 66,8 73,0 73,0
  Агар-агар Вода -
Каучук Дибутилфтолат -
Каучук СКС-30 АРК Мазут 79,98 146,04 230,00 317,10 369,19 369,19 -
Вулканизиро- ванный каучук Веретенное масло -
Натуральный каучук Вазелиновое масло Гель Раствор -
Вулканизиро- ванный каучук Бензин 5,55 9,80 19,33 25,79 28,25 30,00 30,00 -

 





Читайте также:
Восстановление элементов благоустройства после завершения земляных работ: Края асфальтового покрытия перед его восстановлением должны...
Новые русские слова в современном русском языке и их значения: Менсплейнинг – это когда мужчина что-то объясняет...
Термины по теме «Социальная сфера»: Общество — сумма связей, система отношений, возникающая...
Фразеологизмы и их происхождение: В Древней Греции жил царь Авгий. Он был...

Рекомендуемые страницы:



Вам нужно быстро и легко написать вашу работу? Тогда вам сюда...

Поиск по сайту

©2015-2022 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-03-31 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту:


Мы поможем в написании ваших работ!
Обратная связь
0.027 с.