ISSN:
1435-1536
Keywords:
Thermodynamik
;
Irreversible Prozesse
;
Rheologie
;
Orientierungsrelaxation
Source:
Springer Online Journal Archives 1860-2000
Topics:
Chemistry and Pharmacology
,
Mechanical Engineering, Materials Science, Production Engineering, Mining and Metallurgy, Traffic Engineering, Precision Mechanics
Description / Table of Contents:
Abstract Following Hess (1977), a thermodynamic description is presented of the viscoelastic behaviour of a viscous liquid containing two kinds of rigid particles, subject to orientation. Viscous flow and the orientation of either of the two kinds of particles each contribute a term to the entropy production. The terms originating from the orientation contain the corotating or Jaumann derivative of the orientation tensors. A set of coupled equations, linear in the traceless tensors, for the shear rate and the rate of orientation as a function of the stress tensor and the degree of orientation, enables to derive expressions for the (complex) viscosity and the (complex) normal stress coefficients both in stationary and periodic shear, and, for the complex viscosity, also in parallel superposition of these two types of shear. For a binary system, the results agree with those of the corotating Jeffreys model. When a second relaxation mechanism is added to the model, the resulting equations allow the possibility of a decrease of the viscosity by a factor larger than 9, which is the largest value allowed by the Jeffreys model. In superposition experiments, the equations predict a difference between dynamical and non-Newtonian viscosity, vanishing with decreasing frequency at constant steady rate of shear. For this case, the maximum in the curve for the viscosity is situated to the right of the curve for periodic shear, in contrast with experiments on polymer solutions.
Notes:
Zusammenfassung Hess (1977) folgend wird eine thermodynamische Beschreibung des viskoelastischen Verhaltens einer Flüssigkeit mit zweierlei orientierbaren, aber starren Teilchen gegeben. Viskose Strömung und Orientierung jedes Teilchentypus bringen in die Entropieproduktion je ein Glied ein, wobei die Orientierungsterme die corotierende oder Jaumannsche Ableitung der Orientationstensoren enthalten. Aus einem System gekoppelter Gleichungen, linear in den spurlosen Tensoren für Spannung, Schergeschwindigkeit und Teilchenorientierung, wurden Formeln für die (komplexe) Viskosität und die (komplexen) Normalspannungskoeffizienten bei stetiger oder periodischer Scherung, für die komplexe Viskosität auch bei paralleler Superposition beider Scherungstypen hergeleitet. Für ein binäres System, sind die Ergebnisse mit denen des corotierenden Jeffreysmodells in Einklang. Der Ausbau der Theorie mit einem Relaxationsmechanismus kann die Einschränkung auf Viskositätsabnahmen mit höchstens einem Faktor 9, welche für das Jeffreysmodell typisch ist, beseitigen. Bei Superposition mit konstanter stetiger Schergeschwindigkeit und abnehmender Frequenz verschwindet die Differenz zwischen dynamischer und nichtnewtonscher Viskosität, und das Maximum der Viskositätskurve liegt, dem Befund an Polymerlösungen widersprechend, rechts zur Kurve für periodische Scherung.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1007/BF01465433
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