合作客戶(hù)/
拜耳公司 |
同濟大學(xué) |
聯(lián)合大學(xué) |
美國保潔 |
美國強生 |
瑞士羅氏 |
相關(guān)新聞Info
推薦新聞Info
-
> 免罩光水性素色面漆配方、制備方法及步驟
> 固體、鹽溶液表面張力測量及與其在潔凈硅橡膠表面接觸角的關(guān)系研究(三)
> 固體、鹽溶液表面張力測量及與其在潔凈硅橡膠表面接觸角的關(guān)系研究(二)
> 固體、鹽溶液表面張力測量及與其在潔凈硅橡膠表面接觸角的關(guān)系研究(一)
> 電場(chǎng)處理水浮力、及與普通水的表面張力系數測定
> 軟物質(zhì)褶皺形成機制新發(fā)現:液體浸潤、表面張力與接觸線(xiàn)釘扎效應
> LB膜技術(shù)在界面相互作用研究中的應用
> LB膜技術(shù)在生物基材料改性中的應用
> 重軌鋼中氧、硫含量、夾雜物形核率、聚集與界面張力的關(guān)系(四)
> 重軌鋼中氧、硫含量、夾雜物形核率、聚集與界面張力的關(guān)系(三)
為什么有的液體會(huì )粘?
來(lái)源:許小然 瀏覽 1301 次 發(fā)布時(shí)間:2022-09-15
首先放結論
宏觀(guān)的流體/固溶體的黏性是流體的內摩擦力的體現,而內摩擦力主要來(lái)自于分子間作用力(不僅僅是分子間的次價(jià)鍵);氫鍵是其中一種較為常見(jiàn)的、會(huì )導致粘性增強的原因。
所以我們先從內摩擦力開(kāi)始說(shuō)起:
粘性的本質(zhì):內摩擦力
液體的內摩擦力(internalfriction)又稱(chēng)黏性力,在液體流動(dòng)時(shí)呈現的這種性質(zhì)稱(chēng)為黏性,度量黏性大小的物理量稱(chēng)為黏度。為了理解內摩擦力的具體所指,最簡(jiǎn)單的模型是標準平行雙平板實(shí)驗,實(shí)驗裝置如下圖所示:
圖片來(lái)源:百度百科-內摩擦力
在這張圖中,下方的平板和兩個(gè)平板間的液體保持相對靜止,且液體內部沒(méi)有對自身體內不同質(zhì)點(diǎn)的相對流動(dòng),而將上方平板做水平向右的推動(dòng)??梢钥匆?jiàn),在與上方平板直接接觸的一層液面處可以達到與被推動(dòng)的平板相同的速度,而在垂直距離上越遠離上層平板的部分的速度越慢,直到最下層與下方平板直接接觸的液面處速度為零,在兩個(gè)平板之間存在一個(gè)連續變化的速度分布。
把這個(gè)流體內垂直距離上的速度分布從實(shí)驗裝置中抽象出來(lái),我們可以定性的說(shuō),粘性是流體在與受外力方向垂直的方向上傳遞力(剪切應力)的能力。這也解釋了為什么人在蜂蜜中游泳(有這個(gè)實(shí)驗)比在水中游泳速度快的原因——因為考慮到蜂蜜的高粘度(即高的垂直方向剪切應力傳遞能力),人手在撥動(dòng)流體的時(shí)候無(wú)形中牽涉了更多質(zhì)量的流體來(lái)和自己的體重發(fā)生動(dòng)量守恒過(guò)程。
將流體內速度在垂直方向上的分布抽象出來(lái)之后會(huì )得到下面這張圖:
圖片來(lái)源:維基百科-粘性
(那個(gè)梯度的切線(xiàn)不用管,意思是說(shuō)在并行流動(dòng)中剪切應力與速度梯度成正比)
不同種類(lèi)的流體其速度分布具有不同的特征。
以上,我們完成了對內摩擦力具體指渉的內容的限制,現在我們來(lái)看看粘性的來(lái)源。
粘性的來(lái)源:分子間力
一言以蔽之,粘性來(lái)自分子間力——那為什么還要單寫(xiě)這一節呢?主要是為了通過(guò)引例來(lái)加深對于分子間力與粘性力關(guān)系的理解。其實(shí)生活中比較常見(jiàn)的、在感性上可以被歸為粘性物質(zhì)(比如膠水、糖水、淀粉水)的粘性,歸根結底基本有兩個(gè)來(lái)源:
1、以水為代表的氫鍵
氫鍵是次價(jià)鍵(主要是氫鍵和范德華力)中作用力最強的物質(zhì)關(guān)系,也正因此才被冠以“鍵”的稱(chēng)號,本意是“像鍵一樣”的次價(jià)鍵。
氫鍵的有無(wú)和多少會(huì )顯著(zhù)的影響到分子間的作用關(guān)系,繼而在機械性能上影響其粘度。而加入其他會(huì )增加氫鍵作用的物質(zhì)作為溶質(zhì)時(shí),比如本問(wèn)題涉及的糖水,則會(huì )更進(jìn)一步地通過(guò)增加氫鍵的強度來(lái)提升液體的粘性。
而氫鍵本身鍵能畢竟相對化學(xué)鍵還是要低,通過(guò)升溫等方法是可以將氫鍵破壞的。比如把水燒開(kāi)之后,水分子之間的氫鍵就會(huì )斷開(kāi),形成無(wú)良商家口中所謂的“小分子水”(哇我超想看商家喝我給他準備的真·小分子水),這個(gè)時(shí)候你再把開(kāi)水從水壺里倒出來(lái),你會(huì )發(fā)現——它好跳??!
2、以淀粉溶液為代表的分子間的物理纏結
淀粉作為多糖,是一種高分子,其分子結構呈線(xiàn)型,會(huì )在熵的要求下自發(fā)高度卷曲蜷縮,其中則包含大量分子之間纏結的現象。這種分子間的纏結同樣也會(huì )(甚至可以說(shuō)是更直接地)加深分子間的聯(lián)系,繼而增強宏觀(guān)液體的粘性。