Взвеси обзавелись собственной реологией

Реакция взвеси на давление сверху пористой пластиной (показано стрелочками). Иллюстрация APS/Alan Stonebraker Реакция взвеси на давление сверху пористой пластиной (показано стрелочками). Иллюстрация APS/Alan Stonebraker

Физики создали теорию (так называемую реологию взвесей), которая позволяет описывать динамику взвесей. В ее основу была положена разработанная относительно недавно динамическая теория сыпучего тела. Статья исследователей появилась в журнале Physical Review Letters, а ее краткое изложение приводится на сайте Американского физического общества.

Общей теории сыпучих тел не существует, однако заметные результаты в этом направлении были получены в 2004 году французскими учеными. Им удалось свести описание динамики движения для сферических гранул к четырем параметрам – градиенту скорости сдвига, давлению, размеру гранул и их среднему количеству частиц в единице объема. Оказалось, что с помощью полученных формул можно описать движение гранул по наклонной плоскости.

В рамках новой работы исследователи объединили подход французов и классические результаты (в этом направлении работал, например, Альберт Эйнштейн, который по сути создал (pdf) теорию взвесей с достаточно малым количеством взвешенного вещества, изучая броуновское движение). Оказалось, что взвеси с большим количеством взвешенного вещества, можно (при некоторых дополнительных предположениях) описывать при помощи тех же параметров, добавив только безразмерное число вязкости (не путать с классическими коэффициентами вязкости в уравнениях Навье-Стокса).

По словам ученых, новые результаты могут быть использованы в самых различных областях человеческой деятельности. Например, с помощью такой теории можно описывать ток краски, грязи или некоторых лекарств (многие препараты представляют собой взвеси). Среди прочего можно искать условия, при которых в токе возникают пробки, создаваемые частицами взвеси.

Динамика подобных систем в настоящее время является областью, где исследования ведутся достаточно активно. Так, например, в августе 2011 года в журнале Physical Review Letters появилась статья, в которой были изложены результаты исследования коллоидной жидкости – чего-то среднего между настоящей жидкостью и взвесью. Ученым удалось обнаружить сразу два вида коллоидного стекла (так называется метастабильное состояние системы с признаками кристаллизации на малых масштабах).

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 4 (1 vote)
Источник(и):

Lenta.ru