牛顿流体与非牛顿流体的主要区别在于它们的 物理性质、流动特性以及在工程和应用中的表现。以下是它们之间的具体区别:
定义与性质区别
牛顿流体:介质内任一点的剪应力与剪切变形速率呈线性函数关系,符合牛顿内摩擦定律。其粘度在一定的温度和压力下保持恒定,是一个固定值。
非牛顿流体:不满足牛顿黏性实验定律,其剪应力与剪切应变率之间不是线性关系,粘度随剪切速率、时间等因素变化。
粘度特性区别
牛顿流体:粘度恒定,不随剪切速率或剪切应变速率的变化而变化。
非牛顿流体:粘度随剪切速率的变化情况可分为三类:
假塑性流体:表观粘度随切变速度的增加而减小,如番茄酱、酱油等。
胀塑性流体:表观粘度随切变速度的增加而增加。
宾汉(塑性)流体:当所受剪切应力超过临界剪切应力后才能变形流动,如牙膏等。
流动特性的区别
牛顿流体:流动行为相对简单、稳定且可预测,其流动情况可以根据牛顿粘性定律进行较为准确的计算和分析。
非牛顿流体:流动特性复杂多样,表现出剪切增稠、剪切变稀、屈服应力、触变性或粘弹性等复杂行为。
常见示例区别
牛顿流体:水、酒精、轻质油、低分子化合物溶液以及低速流动的气体等。
非牛顿流体:人体血液、淋巴液、囊液等多种体液,以及石油、泥浆、水煤浆、油漆、牙膏、番茄汁、蛋清、苹果浆、酱油、果酱、炼乳、琼脂、土豆浆、各种糜状食品等。
应用领域区别
牛顿流体:由于其流动性好且粘度稳定,适用于管道运输、搅拌等过程,便于预测和控制流动情况。
非牛顿流体:在食品工业、医学领域、化妆品等领域有广泛应用,例如,番茄酱在食品加工中提高食品质量和口感,非牛顿流体在医学领域中用于手术器械和药物递送系统。
总结:
牛顿流体和非牛顿流体在定义、粘度特性、流动特性、常见示例和应用领域等方面都有显著的区别。牛顿流体的粘度恒定,流动行为简单可预测,广泛应用于工程领域;而非牛顿流体的粘度随剪切速率等条件变化,表现出复杂的流动特性,在食品、医学等多个领域有广泛应用。了解这些区别有助于在实际应用中更好地选择和使用流体。