twistfire писал(а):
А что на счет вязкости?
Как по диэлектрической проницаемости можно определить вязкость жидкости?
==============================================
Вязкость влияет не столько на оптические характеристики жидкости, сколько, прежде всего, на низкочастотную диэлектрическую проницаемость и постоянные времени релаксации составляющих поляризации. При этом диэлектрическая проницаемость зависит от многих факторов и параметров (кроме вязкости), в частности, от температуры, что нарушает, маскирует или делает неоднозначной обратную взаимозависимость. По этой причине в научно-технической литературе даются, обычно раздельно, экспериментальные зависимости кинематической вязкости жидкостей от температуры и диэлектрической проницаемости от температуры. Так, например, вязкость трансформаторного масла уменьшается в 1800 раз при изменении температуры от
до
. Приводя эти данные к общей температуре можно расчётным путём установить некоторую корреляцию между диэлектрической проницаемостью и вязкостью (при определённой частоте и произвольно переменной температуре). В ряде случаев (при линейной связи вязкости и температуры) эта зависимость диэлектрической проницаемолсти от вязкости будет аналогична (в ином масштабе) таковой температурной. Естественно, что при постоянной температуре подобная зависимость может быть установлена только для набора жидких веществ, что вряд-ли будет показательным, так как диэлектрическая проницаемость определяется не только вязкостью, но и другими факторами.
Впрочем, влияние вязкости на диэлектрическую проницаемость и времена релаксации можно проследить на конкретном примере диэлектрических спектров эпоксидной смолы в процессе отверждения [Сажин Б.И. и др. Электрические свойства полимеров. – Л.: Химия, 1970 (с. 251, Рис. 142 “Зависимость диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь на различных стадиях отверждения эпоксидной смолы при
” (по данным: M. Kobale, H. Lobl, Z. Elektrochem., Bd. 65, 1961, N 7/8, S. 662)]. Дополнительная литература по этому вопросу приведена также на форуме по теме «Диэлектрическая спектроскопия»:
http://www.sciteclibrary.ru/cgi-bin/yab ... 1085302914Кстати, например, диэлектрическая проницаемость синтетического жидкого клея (
), которая определяется свойствами растворителя, также снижается по мере увеличения вязкости клея и его отверждения до (
) [Ковальчук Л. М. Склеивание древесины в поле токов высокой частоты. – Л.: Гослесбумиздат, 1960, с. 16, Табл. 1].
В научно-справочной литературе отмечается, что теоретическое соотношение в «формулах Дебая» для постоянной времени релаксации
в функции вязкости
не вполне соответствет экспериментальным данным, в связи с чем рекомендуется использовать в формуле более адекватную величину «микроскопической вязкости» с поправочным коэффициентом для «макроскопической вязкости»
и учитывать также влияние плотности [Ахадов Я. Ю., Диэлектрические свойства чистых жидкостей. – М.: Из-во стандартов, 1972, с. 26 - 28; Ахадов Я. Ю., Диэлектрические свойства бинарных растворов. Справочник – М.: Наука, 1977, с. 20].
Вообще-то, для практических целей лучше пользоваться значениями постоянных времени релаксации, найденными из экспериментальных данных по положению релаксационных максимумов на частотной оси.
Добавлено спустя 2 минуты 5 секунд:twistfire писал(а):
ну по крайней мере плотность с д.п. связать можно.., как раз из всем известных уравнений Мосотти, Онзагера и т.д.
а вот что с вязкостью - ума не приложу..
задача возникла вот откуда: наткнулся на статью о применении емкостных датчиков для контроля качества моторного масла.
Основным показателем качества является вязкость - вот я и думаю - как она связана с д.п., может быть с комплексным спектром д.п...
=============================================
Что касается конкретно диэлектрических свойств жидкого топлива и нефтяных масел, то здесь разброс значений низкочастотной диэлектрической проницаемости не очень велик (
. Хотя вязкость нефтяных масел существенно различается (на температурных кривых) в звисимости от их происхождения по месту нефтедобычи [Хиппель А. Р. Диэлектрики и их применение. – М. – Л.: ГЭИ, 1959, с. 164, Рис. 8-11], но при этом их диэлектрическая проницаемость остаётся сравнительно стабильным параметром. Так экспериментальные данные, например, для исследованных различных проб тяжёлых топливных масел [Эме Ф. Диэлектрические измерения (для количественного анализа и для определения химической структуры). Пер. с нем. – М.: Химия, 1967, с. 135 – 136, Рис. 100 «Области разброса характеристик зависимости
и
от частоты для 19 различных жидких топлив»] свидетельствуют, что диэлектрические характеристики отдельных масел резко различны и определяются в основном примесями и влажностью топлива. Если характеристики сухого масла не известны, то оценка результатов измерения осложняется (авторы экспериментов сушку масел не осуществляли). Разброс величины составляющих комплексной диэлектрической проницаемости нефтяных масел имеет место в низкочастотном диапазоне вплоть до мегагерцового диапазона, далле диэлектрическая проницаемость практически постоянна во всём диапазоне частот вплоть до фундаментального поглощения в УФ диапазоне.
Упомянутые широко применяемые ёмкостные датчики для контроля качества нефтяного топлива (в том числе непосредство в потоке при перекачке по трубопроводам) в основном реагируют на увеличение диэлектрической проницаемости вследствие наличия эмульсионной примеси воды, как полярной жидкости с высокой диэлектрической проницаемостью
.
на низких частотах (например, для ферритов или биологических тканей) до единицы в рентгеновском диапазоне. Частично стандартизованные данные такого рода, например, для чистых жидкостей и бинарных растворов и ряда технических сред приводятся в виде справочников (Ахадов Я. Ю., Диэлектрические свойства чистых жидкостей. – М.: Из-во стандартов, 1972 - 412 с.; Ахадов Я. Ю., Диэлектрические свойства бинарных растворов. Справочник – М.: Наука, 1977 - 399 с.; Золотарёв В. М., Оптические постоянные природных и технических сред. Справочник. – Л.: Химия, 1984 – 216 с.). Температурно-частотные зависимости спектров диэлектрической проницаемости воды и водных растворов спиртов в области релаксации, например, детально исследуются в Томском Государственном Университете.
