NộI Dung
- Công thức cắt giá
- Cắt căng thẳng
- Các công thức cắt giá khác
- Yếu tố C trong tỷ lệ cắt
- Tốc độ cắt so với độ nhớt
- Tốc độ cắt khi làm ốc vít
- Ứng dụng cắt và độ nhớt
Quay một muỗng trong tách trà để pha nó có thể cho bạn thấy mức độ thích hợp để hiểu được sự năng động của chất lỏng trong cuộc sống hàng ngày. Sử dụng vật lý để mô tả dòng chảy và hành vi của chất lỏng có thể cho bạn thấy các lực phức tạp và phức tạp đi vào một nhiệm vụ đơn giản như khuấy một tách trà. Tốc độ cắt là một ví dụ có thể giải thích hành vi của chất lỏng.
Công thức cắt giá
Một chất lỏng bị "cắt" khi các lớp chất lỏng khác nhau di chuyển qua nhau. Tốc độ cắt mô tả vận tốc này. Một định nghĩa kỹ thuật hơn là tốc độ cắt là độ dốc vận tốc dòng chảy vuông góc, hoặc theo một góc vuông, theo hướng dòng chảy. Nó tạo ra một chủng đối với chất lỏng có thể phá vỡ liên kết giữa các hạt trong vật liệu của nó, đó là lý do tại sao nó được mô tả là "cắt".
Khi bạn quan sát chuyển động song song của một tấm hoặc một lớp vật liệu nằm trên một tấm hoặc lớp khác vẫn còn, bạn có thể xác định tốc độ cắt từ vận tốc của lớp này đối với khoảng cách giữa hai lớp. Các nhà khoa học và kỹ sư sử dụng công thức = = V / x cho tốc độ cắt γ ("gamma") tính theo đơn vị s-1, vận tốc của lớp chuyển động V và khoảng cách giữa các lớp m tính bằng mét.
Điều này cho phép bạn tính toán tốc độ cắt như là một hàm của chuyển động của chính các lớp nếu bạn giả sử tấm trên cùng hoặc lớp di chuyển song song với đáy. Các đơn vị tốc độ cắt thường là s-1 cho các mục đích khác nhau.
Cắt căng thẳng
Nhấn một chất lỏng như kem dưỡng da lên da làm cho chất lỏng chuyển động song song với da của bạn và chống lại chuyển động ép chất lỏng trực tiếp lên da. Hình dạng của chất lỏng đối với làn da của bạn ảnh hưởng đến cách các hạt của kem dưỡng da vỡ ra khi chúng được sử dụng.
Bạn cũng có thể liên quan đến tốc độ cắt γ sự căng thẳng τ ("tau") đến độ nhớt, khả năng chống chảy của chất lỏng, η ("eta") thông qua = η / τ i_n mà _τ là cùng đơn vị với áp suất (N / m2 hoặc pascals Pa) và η tính theo đơn vị _ (_ N / m2 S). Các độ nhớt cung cấp cho bạn một cách khác để mô tả chuyển động của chất lỏng và tính toán ứng suất cắt duy nhất cho chất của chính chất lỏng.
Công thức tốc độ cắt này cho phép các nhà khoa học và kỹ sư xác định bản chất của stress hoàn toàn đối với các vật liệu họ sử dụng trong nghiên cứu sinh lý học của các cơ chế như chuỗi vận chuyển điện tử và các cơ chế hóa học như lũ lụt polymer.
Các công thức cắt giá khác
Các ví dụ phức tạp hơn của công thức tốc độ cắt liên quan đến tốc độ cắt với các tính chất khác của chất lỏng như tốc độ dòng chảy, độ xốp, tính thấm và độ hấp phụ. Điều này cho phép bạn sử dụng tốc độ cắt phức tạp cơ chế sinh học, chẳng hạn như sản xuất biopolyme và các polysacarit khác.
Các phương trình này được tạo ra thông qua các tính toán lý thuyết về các tính chất của chính các hiện tượng vật lý, cũng như thông qua thử nghiệm các loại phương trình cho hình dạng, chuyển động và các tính chất tương tự phù hợp nhất với các quan sát của động lực học chất lỏng. Sử dụng chúng để mô tả chuyển động của chất lỏng.
Yếu tố C trong tỷ lệ cắt
Một ví dụ, Blake-Kozeny / Cannella tương quan, cho thấy rằng bạn có thể tính tốc độ cắt từ mức trung bình của mô phỏng dòng chảy lỗ rỗng trong khi điều chỉnh "hệ số C", một yếu tố giải thích tính chất của chất lỏng của độ xốp, tính thấm, lưu biến chất lỏng và các giá trị khác nhau. Phát hiện này xuất hiện thông qua việc điều chỉnh hệ số C trong phạm vi số lượng chấp nhận được mà kết quả thử nghiệm đã cho thấy.
Dạng tổng quát của các phương trình tính tốc độ cắt vẫn tương đối giống nhau. Các nhà khoa học và kỹ sư sử dụng vận tốc của lớp trong chuyển động chia cho khoảng cách giữa các lớp khi đưa ra các phương trình tốc độ cắt.
Tốc độ cắt so với độ nhớt
Các công thức tiên tiến và sắc thái hơn tồn tại để kiểm tra tốc độ cắt và độ nhớt của các chất lỏng khác nhau cho các kịch bản cụ thể, khác nhau. So sánh tốc độ cắt so với độ nhớt cho các trường hợp này có thể cho bạn thấy khi cái này hữu ích hơn cái kia. Thiết kế vít tự sử dụng các kênh không gian giữa các phần giống như xoắn ốc kim loại có thể cho phép chúng dễ dàng khớp với các thiết kế mà chúng có ý nghĩa.
Quá trình phun ra, một phương pháp tạo ra sản phẩm bằng cách buộc vật liệu thông qua các lỗ trong đĩa thép để tạo thành hình dạng, có thể cho phép bạn tạo ra các thiết kế cụ thể của kim loại, nhựa và thậm chí là thực phẩm như mì ống hoặc ngũ cốc. Điều này có ứng dụng trong việc tạo ra các sản phẩm dược phẩm như huyền phù và thuốc cụ thể. Quá trình ép đùn cũng cho thấy sự khác biệt giữa tốc độ cắt và độ nhớt.
Với phương trình γ = (π x D x N) / (60 x h) cho đường kính vít CƯỜI MỞ MIỆNG tính bằng mm, tốc độ trục vít VIẾT SAI RỒI tính bằng số vòng quay trên phút (vòng / phút) và độ sâu kênh h tính bằng mm, bạn có thể tính tốc độ cắt để đùn kênh vít. Phương trình này hoàn toàn tương tự với công thức tốc độ cắt ban đầu (= = V / x) trong việc chia vận tốc của lớp chuyển động cho khoảng cách giữa hai lớp. Điều này cũng cung cấp cho bạn một máy tính tốc độ vòng / phút để tính số vòng quay mỗi phút của các quy trình khác nhau.
Tốc độ cắt khi làm ốc vít
Các kỹ sư sử dụng tốc độ cắt giữa vít và thành thùng trong quá trình này. Ngược lại, tốc độ cắt khi vít xuyên qua đĩa thép là = (4 x Q) / (π x R3__) với dòng chảy thể tích Q và bán kính lỗ R, vẫn còn tương tự như công thức tốc độ cắt ban đầu.
Bạn tính toán Q bằng cách chia áp suất giảm trên kênh ΔP bởi độ nhớt polymer η, tương tự như phương trình ban đầu cho ứng suất cắt τ. Ví dụ cụ thể này cung cấp cho bạn một phương pháp khác để so sánh tốc độ cắt với độ nhớt và thông qua các phương pháp định lượng sự khác biệt trong chuyển động của chất lỏng, bạn có thể hiểu rõ hơn về động lực học của các hiện tượng này.
Ứng dụng cắt và độ nhớt
Khác với việc nghiên cứu các hiện tượng vật lý và hóa học của chất lỏng, tốc độ cắt và độ nhớt có các ứng dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau trong vật lý và kỹ thuật. Chất lỏng Newton có độ nhớt không đổi khi nhiệt độ và áp suất không đổi vì không có phản ứng hóa học về sự thay đổi pha xảy ra trong các kịch bản đó.
Hầu hết các ví dụ trong thế giới thực của chất lỏng không đơn giản như vậy. Bạn có thể tính toán độ nhớt của chất lỏng phi Newton vì chúng phụ thuộc vào tốc độ cắt. Các nhà khoa học và kỹ sư thường sử dụng máy đo độ trễ trong việc đo tốc độ cắt và các yếu tố liên quan cũng như tự thực hiện việc cắt.
Khi bạn thay đổi hình dạng của các chất lỏng khác nhau và cách chúng được sắp xếp đối với các lớp chất lỏng khác, độ nhớt có thể thay đổi đáng kể. Đôi khi các nhà khoa học và kỹ sư đề cập đến "độ nhớt biểu kiến"sử dụng biến ηA như loại độ nhớt này. Nghiên cứu trong sinh lý học đã chỉ ra rằng độ nhớt rõ ràng của máu tăng nhanh khi tốc độ cắt giảm xuống dưới 200 giây-1.
Đối với các hệ thống bơm, trộn và vận chuyển chất lỏng, độ nhớt rõ ràng cùng với tốc độ cắt cho phép các kỹ sư sản xuất các sản phẩm trong ngành dược phẩm và sản xuất thuốc mỡ và kem.
Các sản phẩm này tận dụng hành vi phi Newton của các chất lỏng này để độ nhớt giảm khi bạn bôi thuốc mỡ hoặc kem lên da. Khi bạn ngừng cọ xát, sự cắt của chất lỏng cũng dừng lại để độ nhớt của sản phẩm tăng lên và vật liệu lắng xuống.