مقاله بررسی و شناخت ژئولوژی

فرمت فایل: word

تعداد صفحه:96

فهرست مطالب

فصل اوّل : رئولوژي مواد پليمري
1-1    تاريخچه پيدايش رئولوژي   
1-2    مواد از ديدگاه رئولوژي   
     1-2-1 پديده‌هاي رئولوژيكي   
     1-2-2 تنش تسليم در جامدات   
     1-2-3 تنش تسليم در رئولوژي   
     1-2-4 تقسيم بندي مواد   
فصل دوّم : آميزه‌هاي پليمري
2-1-1 مقدمه    
2-1-2  تعاريف   
2-1-3 روشهاي تهيه آميزه‌هاي پليمري   
2-1-4 رفتار اجزا آميزه‌هاي پليمري   
2-1-5 امتزاج پذيري آميزه‌هاي پليمري   
2-1-6 سازگاري آميزه‌هاي پليمري   
2-1-7 سازگاري بواسطه افزودن كوپليمر   
2-1-8 روشهاي تخمين سازگاري و امتزاج پذيري آميزه‌ها و آلياژهاي پليمري   
2-1-9 كريستاليزاسيون آميزه‌هاي پليمري   
2-2-1 رئولوژي پليمرها   
2-2-2 رئولوژي آميزه‌هاي پليمري    
     2-2-2-1 مقدمه    
     2-2-2-2 ويسكوزيته آميزه‌ها و آلياژهاي پليمري    
     2-2-2-3 معادلات تجربي ويسكوزيته آميزه بر حسب غلظت سازنده‌هاي پليمري   
     2-2-2-4 جريان برشي پايدار آميزه‌هاي پليمري   
     2-2-2-5 الاستيسيته مذاب آميزه‌هاي پليمري   
فصل سوّم : خاصيت ويسكوالاستيك خطّي
3-1 مقدمه    
3-2 مفهوم و نتايج از خاصيت خطي بودن    
3-3 مدل ماكسول و كلوين    
3-4 طيف افت يا آسايش   
3-5 برش نوساني   
3-6 روابط ميان توابع ويسكوالاستيك خطي   
3-7  روشهاي اندازه‌گيري   
     3-7-1 روشهاي استاتيك   
     3-7-2 روشهاي ديناميك: كشش نوساني   
     3-7-3 روشهاي ديناميك: انتشار موج   
     3-7-4 روشهاي ديناميك: جريان ثابت    



فصل چهارم: بررسی رفتار ویسکوالاستیک آمیزه های پلیمری با استفاده از مدل امولسیون پالیریَن
4-1 مقدمه    
4-2 مدل پالیریَن  (Palierne model)    
4-3 نتايج تجربي و بحث    
منابع و مراجع
References:
[1] C.Laxroix, M.Bousmina, P.J.Carreauand and B.D.Favis,                                                                  
“ Viscoelastic morphological and interfacial properties”, Center de Recharche apploquee surles polymers، CRASP،  Ecole polytechnique Po Box 6079, Stn centre– ville, Montreal.
[2] D.Graebling, A.benkira, Y.Gallot and R.Muller، “ Dynamic viscoelastic behaviour of polymer blends in the Melt- experimental Results For PDMS /poe-DO، PS/PMMA  And PS/PEMA blends” in stitut charles sadron (CRM-EAHP), 4 ,rue Boussingault,  67000 Strasborg, France.
[3] Colloids and Surface, V 55, 1991, Page 89-103.
[4] Journal of coloid interface Science, V 40, Issue 3, Sep 72, Page 448-467.
[5] H.A.Barnes, J.F.hutton and K.Walters, “ an introduction to rheology “, Elsevier since Amsterdam, 7 imtression 2003.
[6] Bousmina M., Rheol. Acta, 38, 73-83 (1999).
[7] Doi M. and Ohta T., J. Chem. Phys., 95, 1242-1284 (1991).
[8] Yu C., Zhou C. and Bousmina M., J. Rheol., 49, 215-236 (2004).
[9] Vinckier I. and Laun H.M., , J. Rheol., 45, 1373-1385 (2001).
[10] Iza M., Bousmina M. and Jerome R., Rheol Acta, 10, 10-22 (2001).
[11] Almusallam A.S., Larson R.G. and Solomon M.J., J. Rheol., 44, 1055-1083 (2000).
[12] Grmela M., Bousmina M. and Palierene J.F., Rheol. Acta, 40, 560-569 (2001).
[13] Lacroix C. Grmela M. and Carreau P.J., J. Rheol., 42, 41-62 (1998).
[14] Yu W., Bousmina M., Grmela M., Palierne J.F. and Zhou C., J. Rheol., 46, 1381-1399 (2002).
[15] Palierne J.F., Rheol., Acta, 29, 204-214 (1991).
[16] Utracki L.A., Commercial Polymer Blends, Chapman & Hall, London, (1998).
[17] Graebling D., Muller R. and Palierne J.F., Macromolecules, 26, 320-329 (1993).
 
چکیده:
       در اين پروژه ابتدا رئولوژي مواد پليمري مورد بررسي قرار گرفته است. در ادامه آميزه‌هاي پليمري و روشهاي تهيه این ترکیبات بیان و همچنين به بحث پيرامون شرایط سازگاري و امتزاج- پذيري و كريستاليزاسيون اين نوع مواد پرداخته شده است .
       رئولوژي آميزه‌هاي پليمري و معادلات تجربي و قوانين حاكم بر اين تركيبات از ديدگاه رئولوژيكي از جمله مطالب مي‌باشد.
       بحث خاصيت ويسكوالاستيك خطي در آميزه‌هاي پليمري و نتايج و معادلات ديفرانسيلي حاكم بر آن و بررسي آنها در مدلهاي نظري چون ماكسول و كلوين و ... و همچنين روشهاي اندازه گيري و تعيين عملكرد ويسكوالاستيك خطي از جمله بررسي‌هاست .
       در نهايت رفتار ويسكوالاستيك آميزه‌هاي پليمري با استفاده از مدل امولسيون پاليرين براي تخمين مقاومت كشش سطحي بين اجزاء تشكيل دهنده يك آميزه از طريق داده‌هاي تجربي بررسي شده و مدول پيچيده (G*) تركيبات مذابي از طريق مقدار توزيع اندازه مواد تشكيل دهنده و مقدار نيروي كشش بين سطحي آنها محاسبه گرديده است.
       سه آميزه PS/PMM(80/20) و PS/PEMA – 1(80/20) و PS/PEMA – 2(70/30) مورد مقايسه و مدول ذخيره و افت آنها با پيشگويي هاي مدل امولسيون پاليرين قیاس گرديده است و اين نتيجه حاصل می شود که :
       حاكميت مدل براي محدوده وسيع و كاملي از فركانسها برقرار مي‌باشد و اين مدل براي اين دسته از آميزه‌ها در ناحيه ويسكوالاستيك خطي بخوبي و با خطاي بسيار كمي پاسخگوست.
فصل اوّل: رئولوژی (Rheology)

1-1 تاريخچه پيدايش رئولوژی
نيوتن  (1727-1642) اولين فردي بود كه برای مدل كردن سيالات با آنها برخوردی كاملاً علمی نمود. وی در قانون دوم مقاومت خود، كل مقاومت يك سيال را در برابر تغيير شكل (حركت) نتيجه دو عامل زیر دانست:
الف) مقاومت مربوط به اينرسی (ماند) سيال
ب) مقاومت مربوط به اصطكاك (لغزش ملكولها یا لايه‌های سيال بر هم‌ديگر)
و در نهايت قانون مقاومت خود را چنين بيان نمود: «در يك سيال گرانرو ، تنش مماسی (برشی) متناسب با مشتق سرعت در جهت عمود بر جهت جريان است.»
در اواخر قرن نوزدهم علم مكانيك سيالات شروع به توسعه در دو جهت كاملاً مجزا نمود.
از يك طرف علم تئوری هيدروديناميك كه با معادلات حركت اولر  در مورد سيال ايده‌آل فرضی شروع می ‌شد، تا حد قابل توجهي جلو رفت. اين سيال ايده‌آل، غير قابل تراكم و فاقد گرانروي و كشساني (الاستيسيته) در نظر گرفته شد. هنگام حركت اين سيال تنشهای برشی وجود نداشته و حركت كاملاً بدون اصطكاك است. روابط رياضي بسيار دقيقي براي اين نوع سيال ايده‌آل در حالتهاي فيزيكي مختلف بدست آمده است. بايد خاطر نشان نمود كه، نتايج حاصل از علم كلاسيك هيدروديناميك در تعارض آشكار با نتايج تجربي است (بخصوص در زمينه‌هاي مهمي چون افت فشار در لوله‌ها و كانالها و يا مقاومت سيال در برابر جسمي كه در آن حركت مي‌نمايد). لذا اين علم از اهميت عملي زيادي برخوردار نگشت. به دليل فوق مهندسين كه به علت رشد سريع تكنولوژي نيازمند حل مسائل مهمي بودند، تشويق به توسعه علمي بسيار تجربي، بنام هيدروليك شدند. علم هيدروليك بر حجم انبوهي از اطلاعات تجربي متكي بود و از حيث روشها و هدفهايش، با علم هيدروديناميك اختلاف قابل ملاحظه‌اي داشت.
در شروع قرن بيستم دانشمندي بنام پرانتل  نشان داد كه چگونه مي‌توان اين دو شاخه ديناميك سيالات را به يكديگر مرتبط نمود و با اين كار به شهرت رسيد. پرانتل به روابط زيادي بين تجربه و تئوري دست يافت و با اين كار توسعة بسيار موفقيت‌آميز مكانيك سيالات را امكان‌پذير نمود. البته قبل از پرانتل نيز بعضي از محققين بر اين نكته اشاره كرده بودند كه اختلاف بين نتايج
 هيدرو ديناميك كلاسيك و تجربه در بسياري از موارد به دليل صرف نظر كردن از اصطكاك سيال است.
علاوه بر اين، از شناخت معادلات حركت سيالات با در نظر گرفتن اصطكاك )معادلات ناوير- استوكس ( مدت زماني سپري مي‌‌شد. اما به دليل مشكلات حل رياضي اين معادلات در آن زمان (باستثناي موارد خاص)،در برخورد تئوريك با حركت سيالات گرانرو عقيم مانده بود. در مورد دو سيال بسيار مهم يعني آب و هوا، نيروي ناشي از لغزش لايه‌هاي سيال بر يكديگر (گرانروي آب
 N.S/m2 3-10×1 و گرانروي هوا N.S/m2 3-10×5/2) در مقايسه با ساير نيروها (نيروي ثقل و فشار، N/m2 105) قابل اغماض مي‌باشد. بنابراين مي‌توان پي برد كه چرا درك تأثير عامل مهمي همچون نيروي اصطكاك بر حركت سيال در تئوري كلاسيك تا اين حد مشكل بوده است. در مقاله‌اي تحت عنوان سيالات با اصطكاك بسيار كم كه قبل از كنگره رياضيات در هيدلبرگ  در 1904 قرائت گرديد، پرانتل نشان داد كه مي‌توان جريانات گرانرو را با شيوه‌اي كه داراي اهميت عملي زيادي است به دقت تجزيه و تحليل نمود. با استفاده از اصول تئوريك و برخي آزمايشهاي ساده پرانتل اثبات نمود كه جريان سيال اطراف يك جسم جامد را مي‌توان به دو ناحيه تفكيك نمود:
1-    لايه بسيار نازك در مجاورت جسم (لايه مرزي) كه در آن اصطكاك نقش مهمي را بازي مي‌كند.
2-    ناحيه دورتر از سطح جسم كه در آن اصطكاك قابل اغماض است.
بر مبناي اين فرضيه (Prandtl) موفق به ارائه برداشت فيزيكي قابل قبول از اهميت جريانات گرانرو گرديد، كه در زمان خود موجب ساده شدن قابل توجه حل رياضي معادلات گرديد. آزمايشهاي ساده‌اي كه توسط پرانتل در يك تونل آب كوچك انجام شد بر تئوريهاي موجود صحه گذاشت. بدين ترتيب او اولين قدم را جهت ارتباط تئوري و نتايج تجربي برداشت. در اين رابطه تئوري لايه مرزي بسيار مفيد واقع شد، زيرا عامل مؤثري در توسعه ديناميك سيالات بود و بدين ترتيب در مدت زمان كوتاهي به يكي از پايه‌هاي اساسي اين علم مدرن تبديل شد. پس از شروع مطالعات در زمينه سيالات داراي اصطكاك يك تئوري ديناميكي براي ساده‌ترين گروه سيالات واقعي (سيالات نيوتني)  توسعه يافت. البته اين تئوري در مقايسه با تئوري سيالات ايده‌آل از دقت كمتري برخوردار بود.
با رشد صنعت تعداد سيالاتي كه رفتار برشي آنها با استفاده از روابط سيالات نيوتني قابل توجيه نبود، رو به افزايش گذاشت. از جمله اين سيالات مي‌توان محلولها و مذابهاي پليمري، جامدات معلق در مايعات، امولسيونها و موادي كه دو خاصيت گرانروي و كشساني را تواماً دارا مي‌باشند (ويسكوالاستيكها) اشاره نمود. بررسي رفتار اين سيالات مهم موجب پيدايش علم جديدي بنام «رئولوژي  » شد.
در مورد كلمه رئولوژي و پيدايش آن بد نيست به صحبتهاي تروسدل  استاد دانشگاه
جان هاپكينز  در هشتمين كنگره بين‌الملي رئولوژي گوش فرا داد:"از من خواسته شد كه درباره رئولوژي سخن بگويم، براي فرار از اداي اين وظيفه مشكل فكر مي‌كنم هيچ چيز بهتر از نقل قول گفتگوي دلنشيني كه با دوست عزيز و قديمي‌ام ماركوس رينر  پس از صرف شام در چهارمين كنگره بين‌المللي رئولوژي داشتم، نيست". او براي شروع نقل قول داستان چگونگي ساخته شدن نام رئولوژي چنين گفت: "هنگامي كه من وارد شدم (سال 1928 به شهر ايستون در ايالت پنسيلواياي امريكا، محل تولد رئولوژي) بينگهام  به من گفت: «در اينجا شما مهندسين ساختمان و بنده شيميدان نشسته‌ايم و با يكديگر روي مسئلة مشتركي كار مي‌كنيم، با توسعة شيمي كلوئيدها مي‌توان به اين همكاري وسعت بخشيد. بنابراين توسعه شاخه جديدي از فيزيك كه اين قبيل مسائل را در بر گيرد، مفيد خواهد بود.» من گفتم چنين شاخه‌اي از فيزيك قبلاً وجود داشته است (مكانيك محيط‌هاي پيوسته). بينگهام افزود: «نه چنين عنواني شيميدانها را جلب نخواهد نمود زيرا براي آنها بيگانه است.» پس از اين گفتگوها بينگهام با مشورت يك استاد زبان كلاسيك عنوان رئولوژي را براي اين شاخه از علم انتخاب نمود كه از سخن معروف هراكليتوس  اقتباس شده است. هراكليتوس مي‌گفت همه چيز در جريان است. "