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शियर-थिनिंग (स्यूडोप्लास्टिसिटी)

1925

Wilhelm Ostwald

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

शियर-थिनिंग, या स्यूडोप्लास्टिसिटी, एक गैर न्यूटोनियन ऐसा व्यवहार जहाँ एक तरल पदार्थ का श्यानता decreases with an increasing rate of अपरूपण तनाव. Many common substances, like ketchup or paint, exhibit this property. At rest, they are thick, but they flow more easily when shaken, stirred, or spread. This is often modeled by the Ostwald–de Waele power-law relationship.

शियर-थिनिंग व्यवहार आमतौर पर शियर के तहत द्रव की आंतरिक संरचना के संरेखण के कारण होता है। उदाहरण के लिए, पॉलिमर विलयनों में, लंबी श्रृंखला वाले अणु स्थिर अवस्था में अनियमित रूप से कुंडलित और उलझे हुए होते हैं, जिससे उच्च श्यानता उत्पन्न होती है। जब शियर लगाया जाता है, तो ये श्रृंखलाएँ सुलझने लगती हैं और प्रवाह की दिशा में संरेखित हो जाती हैं। यह संरेखण अणुओं के बीच अंतःक्रिया और घर्षण को कम करता है, जिससे आभासी श्यानता में कमी आती है। द्रव पर जितना अधिक शियर लगाया जाता है, अणु उतने ही अधिक संरेखित होते जाते हैं और श्यानता उतनी ही कम होती जाती है, जब तक कि यह एक स्थिर स्तर तक नहीं पहुँच जाती।

यह गुण अनेक अनुप्रयोगों में अत्यंत वांछनीय है। उदाहरण के लिए, पेंट डिब्बे में इतना गाढ़ा होना चाहिए कि रंगद्रव्य जमने से बचें और ब्रश से टपकने से भी बचें (कम अपरूपण), लेकिन सतह पर ब्रश करने पर यह आसानी से बहना चाहिए (उच्च अपरूपण)। इसी प्रकार, प्रिंटिंग स्याही को प्रिंटिंग प्रेस से कागज पर बहना चाहिए और फिर बिना फैले वहीं टिके रहना चाहिए। खाद्य उद्योग में, दही और क्रीम जैसे उत्पाद मुंह में गाढ़े लगने चाहिए (कम अपरूपण) लेकिन निगलने में आसान होने चाहिए (उच्च अपरूपण)। अपरूपण-पतलापन का विपरीत अपरूपण-गाढ़ापन है, जहाँ अपरूपण दर के साथ श्यानता बढ़ती है।

एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग, तरल यांत्रिकी, भोजन, पॉलिमर, रियोलॉजी

UNESCO Nomenclature: 2210

– मैकेनिक्स

Type

स्थूल संपत्ति

व्यवधान

संतोषजनक

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

कोलाइड और पॉलिमर विलयनों में असामान्य श्यानता का अवलोकन
विभिन्न अपरूपण दरों पर श्यानता मापने में सक्षम विस्कोमीटरों का विकास
तुलना के लिए आधार रेखा के रूप में न्यूटन के श्यानता नियम का उपयोग किया गया है।

आवेदन

ऐसे पेंट जो डिब्बे में गाढ़े होते हैं लेकिन ब्रश से आसानी से फैल जाते हैं
केचप जो बोतल को हिलाने पर आसानी से बहता है
ऐसा नेल पॉलिश जो आसानी से लग जाए लेकिन नाखून पर टिका रहे।
रक्त परिसंचरण, क्योंकि रक्त एक अपरूपण-पतला तरल पदार्थ है
ड्रिलिंग मड जिसे आसानी से पंप किया जा सकता है लेकिन जो चट्टान के टुकड़ों को स्थिर अवस्था में निलंबित कर सकता है

पेटेंट:

संभावित नवाचार विचार

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संबंधित विषय: शियर-थिनिंग, स्यूडोप्लास्टिक, श्यानता, रियोलॉजी, पॉलिमर विलयन, केचप, पेंट, पावर-लॉ द्रव।

ऐतिहासिक संदर्भ

Laboratory experiment demonstrating Keesom force with polar liquids and molecular models.

कीसोम बल

जल या हाइड्रोजन क्लोराइड जैसे स्थायी विद्युत द्विध्रुव आघूर्ण वाले अणुओं के बीच एक स्थिरवैद्युत अंतःक्रिया होती है। यह बल इन द्विध्रुवों के एक दूसरे के समानांतर संरेखित होने की प्रवृत्ति से उत्पन्न होता है, जिसके परिणामस्वरूप एक शुद्ध आकर्षण होता है। यह अंतःक्रिया तापमान पर निर्भर करती है, क्योंकि ऊष्मीय गति संरेखण को बाधित करती है। अभिविन्यास-औसत स्थितिज ऊर्जा [latex]V propto -frac{1}{r^6 k_B T}[/latex] के रूप में बदलती है।

Laboratory scene with Bingham plastic materials and viscosity testing equipment.

बिंगहम प्लास्टिक

बिंगहैम प्लास्टिक एक चिपचिपा पदार्थ है जो कम तनाव पर एक कठोर पिंड की तरह व्यवहार करता है, लेकिन उच्च तनाव पर एक चिपचिपे तरल की तरह बहता है। इसकी विशेषता एक यील्ड स्ट्रेस (τ₀) है, जो प्रवाह शुरू करने के लिए आवश्यक न्यूनतम अपरूपण तनाव है। इस सीमा से नीचे, यह विकृत नहीं होता है। इसके सामान्य उदाहरणों में टूथपेस्ट, मेयोनेज़ और मिट्टी का घोल शामिल हैं।

वैज्ञानिक लैनार्ड-जोन्स पोटेंशियल का उपयोग करके आणविक गतिकी सिमुलेशन करते हुए प्रयोगशाला का दृश्य।.

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]।

शियर-थिनिंग (स्यूडोप्लास्टिसिटी)

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।

भौतिकविद संवेग ऑपरेटरों का विश्लेषण करते हुए क्वांटम यांत्रिकी प्रयोगशाला।.

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]।

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।

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Chemist studying autocatalysis in a laboratory setting with glassware and chemical reactions.

स्व-उत्प्रेरण

स्व-उत्प्रेरण एक रासायनिक अभिक्रिया है जहाँ अभिक्रिया उत्पादों में से एक उसी या युग्मित अभिक्रिया के लिए उत्प्रेरक भी होता है। यह एक सकारात्मक प्रतिक्रिया लूप बनाता है, जिससे अभिक्रिया दर में तेजी आती है। अभिक्रिया की दर शुरू में धीमी होती है लेकिन उत्पाद (उत्प्रेरक) की सांद्रता बढ़ने के साथ बढ़ती जाती है, जिसके परिणामस्वरूप अक्सर सिग्मॉइडल (S-आकार) गतिज वक्र प्राप्त होते हैं।

Laboratory scene with scientist analyzing spectrometer for quantum mechanics research.

लेंडे जी-फैक्टर

लैंडे जी-फैक्टर ([latex]g_J[/latex]) एक आयामहीन आनुपातिकता स्थिरांक है जो परमाणु के कुल चुंबकीय क्षण और उसके कुल कोणीय संवेग के बीच दुर्बल क्षेत्र सीमा में संबंध स्थापित करता है। यह विसंगत ज़ीमैन प्रभाव की मात्रात्मक व्याख्या के लिए महत्वपूर्ण है। इसका मान निम्न सूत्र द्वारा दिया जाता है: [latex]g_J = 1 + frac{J(J+1) + S(S+1) - L(L+1)}{2J(J+1)}[/latex], जहाँ L, S और J क्वांटम संख्याएँ हैं।

Laboratory experiment demonstrating wave-particle duality in quantum physics.

तरंग-कण द्वैत

सभी क्वांटम इकाइयाँ, जैसे फोटॉन और इलेक्ट्रॉन, कण और तरंग दोनों गुण प्रदर्शित करती हैं। प्रायोगिक सेटअप के आधार पर, वे एक स्थानीयकृत कण या एक वितरित तरंग की तरह व्यवहार कर सकती हैं। डी ब्रोगली परिकल्पना कहती है कि संवेग [latex]p[/latex] वाले किसी भी कण की संबद्ध तरंगदैर्घ्य [latex]lambda = h/p[/latex] होती है, जहाँ [latex]h[/latex] प्लैंक स्थिरांक है।

विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में डिजिटल मीटर द्वारा प्रयोगशाला में पीएच मापन।.

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।

अकार्बनिक रसायन विज्ञान में लैंथेनाइड तत्वों पर प्रयोगशाला प्रयोग।.

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।

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।

यांत्रिकी में समय-निर्भर चिपचिपापन परिवर्तनों का प्रदर्शन करते हुए थिक्सोट्रॉपिक द्रव को हिलाता हुआ वैज्ञानिक।.

समय पर निर्भर श्यानता: थिक्सोट्रोपी और रियोपेक्सी

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

प्रयोगशाला में क्वांटम सुरंगण सिद्धांतों को प्रदर्शित करते हुए स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोप।.

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।

(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)