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समय पर निर्भर श्यानता: थिक्सोट्रोपी और रियोपेक्सी

1927
  • Herbert Freundlich
Scientist stirring thixotropic fluid demonstrating time-dependent viscosity changes in mechanics.

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

थिक्सोट्रोपी और रियोपेक्सी समय-निर्भर परिवर्तनों का वर्णन करते हैं। श्यानतास्थिर अपरूपण के तहत समय के साथ थिक्सोट्रोपिक द्रव की श्यानता घटती जाती है। तनाव (उदाहरण के लिए, दही को हिलाने पर वह पतला हो जाता है)। एक रियोपेक्टिक (या एंटी-थिक्सोट्रोपिक) तरल पदार्थ की श्यानता स्थिर अपरूपण बल के तहत समय के साथ बढ़ती है (उदाहरण के लिए, कुछ स्नेहक)। ये प्रभाव प्रतिवर्ती होते हैं; तरल पदार्थ कुछ समय आराम करने के बाद अपनी मूल अवस्था में लौट आता है।

थिक्सोट्रोपी और रियोपेक्सी एक दूसरे से भिन्न हैं। शिअर थिनिंग और कतरनी-मोटाईजबकि बाद वाले यह बताते हैं कि श्यानता अपरूपण की *दर* के साथ कैसे बदलती है, थिक्सोट्रोपी और रियोपेक्सी यह बताते हैं कि श्यानता स्थिर दर पर अपरूपण की *अवधि* के साथ कैसे बदलती है। इसका मूल कारण द्रव की सूक्ष्म संरचना में एक प्रतिवर्ती परिवर्तन है जिसे होने में समय लगता है।

थिक्सोट्रोपिक द्रव में, आंतरिक संरचना (जैसे, गुच्छेदार कणों का जाल) अपरूपण के कारण टूट जाती है। यह टूटना तात्कालिक नहीं होता, इसलिए अपरूपण जारी रहने पर श्यानता धीरे-धीरे कम होती जाती है। अपरूपण हटने पर, संरचना धीरे-धीरे फिर से बन जाती है और श्यानता अपने मूल मान तक बढ़ जाती है। पेंट जैसे अनुप्रयोगों के लिए यह समय अंतराल महत्वपूर्ण है। रियोपेक्सी इसके विपरीत और बहुत ही दुर्लभ घटना है। इसमें, अपरूपण समय के साथ आंतरिक संरचना के निर्माण को बढ़ावा देता है, जिससे श्यानता धीरे-धीरे बढ़ती है। उदाहरण के लिए, कुछ निलंबनों में, हल्का और नियमित अपरूपण कणों को स्थिर अवस्था की तुलना में अधिक व्यवस्थित और प्रवाह-प्रतिरोधी अवस्था में अधिक तेज़ी से संगठित करने में मदद कर सकता है। इस समय-निर्भर व्यवहार को अक्सर अपरूपण तनाव बनाम अपरूपण दर के ग्राफ में हिस्टैरेसिस लूप द्वारा दर्शाया जाता है।

UNESCO Nomenclature: 2210
– मैकेनिक्स

Type

स्थूल संपत्ति

व्यवधान

संतोषजनक

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • कोलाइड रसायन विज्ञान में विशेष रूप से जैल और सोल के अवलोकन
  • प्रतिवर्ती सोल-जेल संक्रमण पर पीटरफी और फ्रायंडलिच द्वारा अध्ययन
  • साधारण अपरूपण-पतलापन/गाढ़ापन व्यवहार से भिन्नता

आवेदन

  • थिक्सोट्रोपिक पेंट जो आसानी से हिलाए जा सकते हैं लेकिन दीवार पर गाढ़े हो जाते हैं जिससे टपकने से रोका जा सके।
  • सोल्डरिंग पेस्ट जो लगाने में आसान होते हैं लेकिन कंपोनेंट्स को अपनी जगह पर मजबूती से टिकाए रखते हैं।
  • जोड़ों में पाया जाने वाला जैविक साइनोवियल द्रव, जो गति के दौरान पतला हो जाता है।
  • ड्रिलिंग मड जो पंप करने पर तरल हो जाता है लेकिन पंपिंग बंद होने पर जेल बन जाता है
  • उच्च-अपरूपण वाले वातावरण में गाढ़ा होने वाले रियोपेक्टिक स्नेहक बेहतर सुरक्षा प्रदान करते हैं।

पेटेंट:

NA

संभावित नवाचार विचार

  • smart coatings that can be temporarily liquefied by vibration for repair or removal
  • इंजेक्शन के माध्यम से दी जाने वाली दवाएं जो शरीर के अंदर जेल बनने से पहले एक निश्चित समय तक तरल अवस्था में रहती हैं।
  • स्व-उपचार करने वाले जैल जो तनाव के तहत पिघलकर दरार को भर देते हैं और फिर से ठोस हो जाते हैं।
  • ऐसे रोबोटिक जोड़ जिन्हें तरल पदार्थों का उपयोग करके पुन: कॉन्फ़िगर किया जा सकता है, जो गति के साथ समय के साथ कठोर हो जाते हैं।
  • समयबद्ध रिलीज वाले कृषि स्प्रे जो छिड़काव के दौरान पतले होते हैं लेकिन पत्तियों पर गाढ़े हो जाते हैं जिससे बेहतर आसंजन होता है।
  • ऐसे स्नेहक जो मशीनरी में होने वाले घिसाव की भरपाई के लिए संचालन के दौरान धीरे-धीरे गाढ़े होते जाते हैं।
  • अनुकूलित अवमंदन प्रोफाइल के लिए समय-निर्भर द्रव प्रतिक्रिया वाले शॉक एब्जॉर्बर
  • ऐसे खाद्य पदार्थ जो चबाने के दौरान अपनी बनावट बदलते हैं, जिससे एक अनूठा संवेदी अनुभव प्राप्त होता है।
Related to: thixotropy, rheopexy, time-dependent श्यानता, rheology, गैर न्यूटोनियनहिस्टैरेसिस लूप, दही, पेंट।

ऐतिहासिक संदर्भ

Laboratory pH measurement with a digital meter in analytical chemistry.

शारीरिक रूप से विकलांग

pH को औपचारिक रूप से हाइड्रोजन आयन सक्रियता, [latex]a_{H^+}[/latex] के ऋणात्मक दशमलव लघुगणक के रूप में परिभाषित किया जाता है। इसका सूत्र है [latex]pH = -log_{10}(a_{H^+})[/latex]। सक्रियता हाइड्रोजन आयनों की प्रभावी सांद्रता है, जो अंतर-आणविक बलों को ध्यान में रखती है, और यह आयामहीन होती है। तनु विलयनों के लिए, सक्रियता लगभग [latex]H^+[/latex] आयनों की मोलर सांद्रता के बराबर होती है, जिससे गणना सरल हो जाती है।
Laboratory experiment on lanthanide elements in inorganic chemistry.

लैंथनाइड संकुचन

लैंथेनाइड संकुचन, परमाणु क्रमांक में वृद्धि के साथ लैंथेनाइड तत्वों (लैंथेनम से ल्यूटेटियम तक) की परमाणु और आयनिक त्रिज्याओं में होने वाली निरंतर कमी है। यह प्रभाव 4f इलेक्ट्रॉनों द्वारा नाभिकीय आवेश के कमजोर परिरक्षण के कारण होता है। इसके परिणामस्वरूप, लैंथेनाइड तत्वों के बाद आने वाले छठे आवर्त के तत्व अपने पाँचवें आवर्त के समकक्षों के समान, अप्रत्याशित रूप से छोटे होते हैं।
Research laboratory focused on quantum statistics applications in semiconductor physics and lasers.

क्वांटम सांख्यिकी

क्वांटम सांख्यिकी, समान कणों की अविभेदनीयता को ध्यान में रखते हुए, शास्त्रीय सांख्यिकीय यांत्रिकी में संशोधन करती है। यह दो प्रकारों में विभाजित होती है: फर्मिऑन (इलेक्ट्रॉन जैसे अर्ध-पूर्णांक स्पिन कण) के लिए फर्मी-डिराक सांख्यिकी, जो पाउली अपवर्जन सिद्धांत का पालन करते हैं, और बोसॉन (फोटॉन जैसे पूर्णांक स्पिन कण) के लिए बोस-आइंस्टीन सांख्यिकी, जो एक ही क्वांटम अवस्था में रह सकते हैं। यह अंतर कम तापमान और उच्च घनत्व पर महत्वपूर्ण है।

समय पर निर्भर श्यानता: थिक्सोट्रोपी और रियोपेक्सी

Scanning tunneling microscope in a laboratory setting demonstrating quantum tunneling principles.

क्वांटम टनलिंग

क्वांटम यांत्रिकी की एक घटना जिसमें एक तरंग ऊर्जा अवरोध को पार कर सकती है। शास्त्रीय रूप से, एक कण जिसमें अवरोध को पार करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा नहीं होती, वह परावर्तित हो जाता है। हालांकि, कणों की तरंग जैसी प्रकृति के कारण, इस बात की थोड़ी-बहुत संभावना रहती है कि कण अवरोध के दूसरी ओर प्रकट हो जाए, यानी प्रभावी रूप से उसके आर-पार 'सुरंग' बना ले।
Scientist experimenting with non-Newtonian fluid viscosity in a laboratory setting.

गैर-न्यूटनियन द्रव की परिभाषा

एक गैर-न्यूटनियन द्रव वह होता है जिसकी श्यानता लगाए गए अपरूपण बल के अंतर्गत बदलती है। न्यूटनियन द्रव के विपरीत, जहाँ श्यानता स्थिर रहती है, इसके प्रवाह गुणों को अपरूपण बल (τ) और अपरूपण दर (γ) के बीच रैखिक संबंध द्वारा वर्णित नहीं किया जा सकता है। यह निर्भरता अपरूपण-पतलापन (श्यानता बल के साथ घटती है) या अपरूपण-गाढ़ापन (श्यानता बल के साथ बढ़ती है) के रूप में प्रकट हो सकती है।
Thermodynamics laboratory with various thermometers and calibration equipment.

ऊष्मागतिकी का शून्य नियम

यह नियम ऊष्मीय संतुलन की अवधारणा स्थापित करता है। यदि दो प्रणालियाँ किसी तीसरी, स्वतंत्र प्रणाली के साथ ऊष्मीय संतुलन में हैं, तो वे एक दूसरे के साथ भी ऊष्मीय संतुलन में होंगी। यह संक्रमणीय गुण तापमान को एक अवस्था फलन के रूप में औपचारिक रूप से परिभाषित करने की अनुमति देता है और थर्मामीटर और सार्वभौमिक तापमान पैमानों के निर्माण के लिए एक तर्कसंगत आधार प्रदान करता है।
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Laboratory scene with scientist performing molecular dynamics simulations using Lennard-Jones potential.

लेनार्ड-जोन्स की क्षमता

एक सरल, व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला गणितीय मॉडल जो दो उदासीन परमाणुओं या अणुओं के बीच परस्पर क्रिया की संभावित ऊर्जा का अनुमान लगाता है। यह वैन डेर वाल्स बलों का प्रतिनिधित्व करने वाले एक दीर्घ-श्रेणी आकर्षण पद ([latex]propto r^{-6}[/latex]) को पाउली प्रतिकर्षण का प्रतिनिधित्व करने वाले एक तीव्र, अल्प-श्रेणी प्रतिकर्षण पद ([latex]propto r^{-12}[/latex]) के साथ जोड़ता है। सूत्र है: [latex]V_{LJ}(r) = 4epsilon [(frac{sigma}{r})^{12} - (frac{sigma}{r})^6][/latex]।
Demonstration of shear-thinning behavior in a laboratory with ketchup.

शियर-थिनिंग (स्यूडोप्लास्टिसिटी)

शियर थिनिंग, या स्यूडोप्लास्टिसिटी, एक गैर-न्यूटनियन व्यवहार है जिसमें किसी द्रव की श्यानता शियर स्ट्रेस की बढ़ती दर के साथ घटती है। कई सामान्य पदार्थ, जैसे केचप या पेंट, इस गुण को प्रदर्शित करते हैं। स्थिर अवस्था में ये गाढ़े होते हैं, लेकिन हिलाने, घोलने या फैलाने पर अधिक आसानी से बहते हैं। इसे अक्सर ओस्टवाल्ड-डी वेले पावर-लॉ संबंध द्वारा दर्शाया जाता है।
Physicist's workspace with Schrödinger Equation and quantum mechanics materials.

श्रोडिंगर समीकरण

यह क्वांटम यांत्रिकी का एक मूलभूत समीकरण है जो यह वर्णन करता है कि किसी भौतिक प्रणाली की क्वांटम अवस्था समय के साथ कैसे बदलती है। यह तरंग फलन [latex]Psi(x, t)[/latex] के लिए एक रैखिक आंशिक अवकल समीकरण है। समय पर निर्भर समीकरण [latex]ihbarfrac{partial}{partial t}Psi = hat{H}Psi[/latex] है, जहाँ [latex]hat{H}[/latex] हैमिल्टोनियन ऑपरेटर है, जो प्रणाली की कुल ऊर्जा को दर्शाता है।
Quantum mechanics laboratory with physicist analyzing momentum operators.

क्वांटम मोमेंटम ऑपरेटर

क्वांटम यांत्रिकी में, संवेग एक प्रेक्षणीय राशि है जिसे सदिश संचालक द्वारा दर्शाया जाता है। स्थिति आधार में, संवेग संचालक को [latex]hat{vec{p}} = -ihbarnabla[/latex] द्वारा दर्शाया जाता है, जहाँ [latex]hbar[/latex] अवकलित प्लैंक स्थिरांक है और [latex]nabla[/latex] प्रवणता संचालक है। संवेग का संरक्षण इस तथ्य से संबंधित है कि स्थानांतरीय समरूपता वाले तंत्र के लिए हैमिल्टोनियन संचालक संवेग संचालक के साथ क्रमविनिमय करता है, [latex][hat{H}, hat{vec{p}}] = 0[/latex]।
Physicist analyzing particle model in vintage laboratory, Heisenberg Uncertainty Principle.

हाइजेनबर्ग अनिश्चितता सिद्धांत

किसी कण के पूरक भौतिक गुणों के कुछ युग्मों को एक साथ पूर्ण सटीकता से जानना असंभव है। इसका सबसे सामान्य उदाहरण स्थिति x और संवेग p है। सिद्धांत यह कहता है कि उनकी अनिश्चितताओं का गुणनफल, Δx और p, एक विशिष्ट मान से बड़ा या बराबर होना चाहिए: Δx Δp ≥ 2।
Light-emitting diode testing in solid state physics laboratory.

पीएन जंक्शन इलेक्ट्रोफ्लोरेसेंस

प्रकाश उत्सर्जक डायोड एक अर्धचालक पीएन जंक्शन होता है। जब उपयुक्त अग्र वोल्टेज लगाया जाता है, तो एन-साइड से इलेक्ट्रॉन और पी-साइड से होल रिक्तीकरण क्षेत्र में प्रवेश करते हैं। इनके पुनर्संयोजन से ऊर्जा मुक्त होती है। प्रत्यक्ष बैंड गैप वाले अर्धचालकों में, यह ऊर्जा प्रकाश के फोटॉनों के रूप में कुशलतापूर्वक उत्सर्जित होती है, इस प्रक्रिया को विद्युतदीप्ति (इलेक्ट्रोल्यूमिनेसेंस) कहा जाता है।
Laboratory experiment measuring electrochemical potential in physical chemistry.

विद्युत रासायनिक विभव का मूलभूत समीकरण

विद्युतरासायनिक विभव, [latex]bar{mu}_i[/latex], किसी प्रणाली में आवेशित प्रजाति `i` की कुल ऊर्जा को मापता है। यह रासायनिक विभव, [latex]mu_i[/latex], जो सांद्रता और आंतरिक गुणों को ध्यान में रखता है, और स्थिरवैद्युत विभव ऊर्जा, [latex]z_i F phi[/latex], को संयोजित करता है। सूत्र है [latex]bar{mu}_i = mu_i + z_i F phi[/latex], जहाँ [latex]z_i[/latex] आयन का आवेश है, [latex]F[/latex] फैराडे स्थिरांक है, और [latex]phi[/latex] स्थानीय विद्युत विभव है।
Laboratory scene demonstrating thermoelectricity applications with Peltier cooler and generator.

ओन्सेगर पारस्परिक संबंध

असामंजस्य ऊष्मागतिकी का एक प्रमुख प्रमेय, ये संबंध ऊर्जा और पदार्थ के युग्मित प्रवाहों के बीच कुछ अंतर-गुणांकों की समानता को व्यक्त करते हैं। ये बताते हैं कि चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में, परिवहन गुणांकों का मैट्रिक्स सममित होता है: [latex]L_{alphabeta} = L_{betaalpha}[/latex]। यह सीबेक और पेल्टियर प्रभावों जैसे प्रतीत होने वाले असंबंधित परिवहन घटनाओं को ऊष्माविद्युत में जोड़ता है।

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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