Độ nhớt là gì? Các công bố khoa học về Độ nhớt

Khái niệm về các nghiệm có độ nhớt của các phương trình vi phân riêng cấp hai hoàn toàn phi tuyến cung cấp một khuôn khổ mà trong đó các định lý so sánh và đồng nhất đáng kinh ngạc, các định lý tồn tại, và các định lý về sự phụ thuộc liên tục có thể được chứng minh bằng những lập luận rất hiệu quả và nổi bật. Phạm vi ứng dụng quan trọng của những kết quả này là rất lớn. Bài báo này là một phần trình bày tự chứa về lý thuyết cơ bản của các nghiệm có độ nhớt.

Chúng tôi báo cáo ở đây nghiên cứu hệ thống đầu tiên về ảnh hưởng của tạp chất và phụ gia (ví dụ: nước, ion chloride và đồng dung môi) đến các tính chất vật lý của chất lỏng ion ở nhiệt độ phòng. Đáng chú ý, chúng tôi đã phát hiện ra rằng độ nhớt của các hỗn hợp chủ yếu phụ thuộc vào phân số mol của các dung môi phân tử được thêm vào và chỉ phụ thuộc ít hơn vào bản chất của chúng, cho phép sự thay đổi độ nhớt trong suốt quá trình phản ứng hoàn toàn có thể dự đoán được. Trong khi việc bổ sung các dung môi phân tử như vậy làm giảm độ nhớt và mật độ, các tạp chất chloride, phát sinh từ quá trình chuẩn bị các chất lỏng ion, làm tăng độ nhớt một cách đáng kể. Các phương pháp chuẩn bị thường được sử dụng đã được xác thực liên quan đến tạp chất chloride.

Tóm tắt: Quá trình hòa tan nhanh cellulose trong dung dịch nước LiOH/urea và NaOH/urea đã được nghiên cứu một cách hệ thống. Hành vi hòa tan và khả năng hòa tan cellulose được đánh giá bằng cách sử dụng ¹³C NMR, kính hiển vi quang học, nhiễu xạ tia X góc rộng (WAXD), quang phổ FT-IR, phương pháp DSC và độ nhớt. Kết quả thí nghiệm cho thấy cellulose có trọng lượng phân tử trung bình độ nhớt ($\overline M _\eta $) là 11.4 × 104 và 37.2 × 104 lần lượt có thể được hòa tan trong 7% NaOH/12% urea và 4.2% LiOH/12% urea dung dịch nước làm lạnh trước tới −10 °C trong vòng 2 phút, trong khi tất cả chúng không thể hòa tan trong dung dịch nước KOH/urea. Khả năng hòa tan của các hệ dung môi giảm dần theo thứ tự LiOH/urea > NaOH/urea ≫ KOH/urea. Các kết quả từ DSC và ¹³C NMR chỉ ra rằng dung dịch nước LiOH/urea và NaOH/urea như là các dung môi không tạo dẫn xuất phá vỡ liên kết hydro bên trong và giữa các phân tử cellulose và ngăn chặn sự tiến gần đến nhau của các phân tử cellulose, dẫn đến sự phân tán tốt của cellulose để tạo thành dung dịch thực.

Shift hóa học ¹³C NMR của carbonyl carbon cho urea trong LiOH (a) và NaOH (b) của dung dịch cellulose.

Sự phụ thuộc của độ nhớt của các huyền phù nồng độ cao vào nồng độ chất rắn và phân bố kích thước hạt được nghiên cứu bằng cách sử dụng viscometer lỗ. Dựa trên lượng dữ liệu phong phú về các hệ liên quan, một phương trình thực nghiệm được đề xuất để kết nối độ nhớt tương đối của các huyền phù (hoặc mô-đun tương đối của các vật liệu polyme được lấp đầy) theo chức năng của nồng độ chất rắn và phân bố kích thước hạt. Phương trình này có một hằng số đặc trưng cho phân bố kích thước của các hạt hình cầu và có thể được xác định thực nghiệm mà không cần đo độ nhớt. Đối với các hạt hình cầu đồng nhất về kích thước, nó đơn giản hóa về phương trình Einstein nổi tiếng tại nồng độ chất rắn loãng.

Học thuyết về độ nhớt của các hỗn hợp lỏng được trình bày ở đây dựa trên lý thuyết về tỷ lệ phản ứng tuyệt đối của Eyring. Những kết luận quan trọng nhất được rút ra là đối với các chất lỏng, năng lượng tự do kích hoạt cho độ nhớt là cộng gộp trên cơ sở số phân tử hoặc mol, và rằng cần xem xét các tương tác giữa các phân tử giống nhau và khác nhau. Các hệ thống metanol - tolunene, benzen - tolunene và cyclohexan - heptan đã được phân tích bằng mô hình ba thân và thấy phù hợp trong độ chính xác của dữ liệu thí nghiệm. Các hỗn hợp acetone - nước phù hợp hơn với một tương tác bốn thân. Các chỉ dẫn cho thấy rằng để mô tả tốt các hỗn hợp acetone - nước sẽ cần xem xét các tương tác bảy hoặc tám thân.

Đã phát triển một phương trình bán thực nghiệm mới cho hệ số độ nhớt của hỗn hợp lỏng nhị phân, phương trình (11), và chúng tôi đã đi đến kết luận rằng giả định được sử dụng để phát triển phương trình của chúng tôi tương ứng với xấp xỉ Bethe-Fowler-Takagi cho lắp ráp thông thường về mặt định tính. Các phương trình cho η và ε đã được so sánh với các giá trị thực nghiệm và đã đạt được kết quả thỏa đáng.

Các nghiên cứu trước đây về sự biến dạng của lớp điện đôi xung quanh một hình cầu mang điện đã giả định rằng sức điện là nhỏ so với sức nhớt. Do đó, dòng chảy xung quanh hạt chỉ thay đổi một chút do sự hiện diện của đám mây điện tích. Sự thay đổi này được đo bằng số Hartmann, và trong § 6, chúng tôi loại bỏ sự hạn chế rằng nó phải nhỏ. Kết quả cho thấy lý thuyết tuyến tính trước đó đủ chính xác cho các giá trị thử nghiệm điển hình của số Hartmann. Các nghiên cứu trước đó cũng giả định rằng tiềm năng tại bề mặt của hạt là nhỏ. Giả định này được loại bỏ trong § 7 của bài báo này. Đối với các giá trị của tiềm năng bề mặt không tỷ lệ nhỏ hơn 2, các dự đoán được thay đổi dưới 10%. Đối với các giá trị cao hơn, sự khác biệt giữa lý thuyết tuyến tính và phi tuyến không thể bị coi nhẹ, đặc biệt khi đám mây điện tích mỏng so với bán kính của hình cầu mang điện.

Ảnh hưởng của việc thay thế chất béo bằng maltodextrin lên độ nhớt của bột bánh và chất lượng của bánh thành phẩm đã được nghiên cứu. Độ nhớt của bột đã giảm đáng kể khi chất béo được thay thế bằng một lượng maltodextrin tương đương. Những chiếc bánh được chế biến từ bột này có thể tích nhỏ và kết cấu chắc hơn. Những chiếc bánh tương đối tốt hơn được tạo ra khi sử dụng ít maltodextrin hơn trong công thức. Độ nhớt của bột bánh trên tương đối cao hơn. Một mối quan hệ giữa độ nhớt của bột và thể tích bánh đã được quan sát. Cải thiện thêm về thể tích bánh có thể đạt được bằng cách sử dụng các chất nhũ hóa. Trong sự hiện diện của glyceryl monostearate, chỉ có sự cải thiện nhỏ ở bột bánh được quan sát thấy, nhưng thể tích bánh thành phẩm đã được cải thiện. Tuy nhiên, sodium steroyl lactylate, mặc dù cải thiện độ nhớt của bột, lại không cải thiện thể tích hay kết cấu của bánh.