药剂学 第十四章 流变学基础
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流变学基础部分内容内容提要流变学是研究物质在外力作用下发生变形和流动的科学。
通常作用力以切变应力表示,变形以切变速率表示,研究不同种类的物体在外力作用下切变应力与切变速率之间的关系,及其在牛顿流体与非牛顿流体表现出的特征,并据此对乳剂、混悬剂、半固体制剂等的剂型设计、处方组成、质量控制等进行评价,这是本章的重点。
但应用流变学理论对于具有粘性与弹性双重特性的物体或分散体系亦进行定量讨论,为深入研究物体的粘弹性奠定基础。
第一节概述一.流变学的基本概念(一)流变学研究内容流变学——Rheology来源于希腊的Rheos=Sream(流动)词语,由Bingham和Crawford 为了表示液体的流动和固体的变形现象而提出来的概念。
流变学主要是研究物质的变形和流动的一门科学。
变形主要与固体的性质相关。
对某一物体外加压力,其内部的各部分的形状和体积发生变化,即所谓的变形。
对固体施加外力,则固体内部存在一种与外力相对抗的内力使固体恢复原状。
此时在单位面积上存在的内力称为应力(Stress)。
由外部应力而产生的固体的变形,如除去其应力,则固体恢复原状,这种性质称为弹性(Elasticity)。
把这种可逆性变形称为弹性变形。
流动主要表示液体和气体的性质。
流动的难易与物质本身具有的性质有关,把这种现象称为粘性(Viscosity)。
流动也视为一种非可逆性变形过程。
实际上,某一种物质对外力表现为弹性和粘性双重特性(粘弹性)。
这种性质称为流变学性质,对这种现象进行定量解析的学问称为流变学。
(二)切变应力与切变速率从日常的经验已知,观察在河到中流水,水流方向一致,但水流速度不同,中心处的水流最快,越靠近河岸水流越慢。
因此在流速不太快时可以将流动着的液体视为互相平行移动的液层如图13-1,由于各层的速度不同,便形成速度梯度du/dy,这是流动的基本特征。
因为有速度梯度存在,流动较慢的液层阻滞着流动较快液层的运动,所以产生流动阻力。