食品物性学期末题

第一章

L什么是食品物性学？

定义：食品物性学是以食品((包括食品原料))为研究对象，研究其物理性质的一门学，这

些特性与食品组成、微观结构、次价力、表面状态等因素相关。影响食品质构特性，影响食品

生物化学反应速率，影响食品分析检测。

2.食品物性学的“指纹”概念

(1)食品自身表现的物理性质

(2)物理因子对食品各种性质的影响

(3)食品检验的物理方法

(4)食品加工的物理方法

(5)食品物性对加工的影响

(6)食品物性对消费感官嗜好及选购的影响

3.研究食品物性学的目的

(1)了解食品与加工、烹饪有关的物理特性

(2)建立食品品质客观评价的方法

(3)通过对物性的试验研究，可以了解食品的组织结构和生化变化

(4)为改善食品的风味、质地和嗜好性提供科学依据

(5)为研究食品分子论提供实验依据

(6)为快速无损检测食品品质提供理论依据

第二章

1.物质的结构：物质的组成单元((原子或分子))之间相互吸引和相互排斥的作用达到平衡

时在空间的几何排列。

分子结构：分子内原子之间的几何排列

聚集态结构：分子之间的几何排列

工「近程结构又称一级结构工链

子V远程结构又称二级结构/5

2--高分子三级结构——聚集态结构

2.键合力：又称盐键或盐桥，它是正电荷与负电荷之间的一种静电相互作用。

吸引力与电荷电量的乘积成正比，与电荷质点间的距离平方成反比，在溶液中吸引力随周围介质

的介电常数增大而降低。——库伦定律

(1)在近中性环境中，蛋白质分广中的酸性氨基酸残基侧链电离后带负电荷，而碱性氨基酸残

基侧链电离后带正电荷，二者之间可形成离子键。

(2)离子键平均键能为20kJ/mol

3.范德华力

1

非键合原子间和分子间的相互作用力.

「静电力

范德华力」诱导力

〔色散力

范德华力：永远存在于一切分子之间的吸引力，

没有方向性和饱和性.

静电力：是极性分子间的相互作用力，由极性分子

的永久偶极之间的静电相互作用所引起.

作用能为12・20kJ/moL

_2〃；♦；分子间的距

k~~3R^kT离影响最大

式中：Ek―分子间静电相互作用能；

内、口2----两种极性分子的偶极矩；

R——分子间的距离；

T——热力学温度；

k—玻耳兹曼常数..

色散力：瞬间偶极之间的相互作用力.

作用能一般为0.8-8kJ/mol.

在任何一瞬间，一些电子与原子核之间必然会

发生相对位移，使分子具有瞬间偶极.

y-N.+ER6

“中：EL―分子间色散力作用能；

ln|2------两种分子的电离能；

R——分子间的距离；

ava2-----两种分子的极化率.

4.高分子链结构与柔性

2

高分子链在绕单键内旋转时可导致高分子链构象的变化，因为伴随着状态嫡增大，自发地

趋向于蜷曲状态，这种特性就称为高分子链柔性高分子链之所以具有柔性的根本原因在于它含有

许多可以内旋转的。单键

自由联结链：线形高分子链中含有成千上万个。键。如果主链上每个单键的内旋转都是完

全自由的，则这种高分子链称为自由联结链。它可采取的构象数将无穷多，且瞬息万变。这是

柔性高分子链的理想状态。

实际：高分子链中，键角是固定的。

就碳链而言，键角为109°28',所以即使单键可能自由旋转，每个键只能出现在以前一

个键为轴，以2。(0=n-109。28')为顶角的圆锥面上。

如果高分子主链上没有单键，则分子中所有原子在空间的排布是确定的，即只存在一种构

象，这种分子就是刚性分子。

5.影响高分子柔性的因素

(1)如果高分了主链上虽有单键但数目不多，则这种分子所能采取的构象数也很有限，柔性不

大。

(2)另外，影响高分子柔性的因素还包括主链成分、取代基的数量、取代基的体积和极性，以

及温度等

(3)键越长，键角越大，链的柔性也越好

(4)取代基数越大，数量越多，极性越强，链的柔性越差

(5)如果主链上含有芳香环或杂环成分，由于环的结构体积大，电子云密度高、色散力，阻碍

了主链单键的内旋转，链的柔性也越差。

6.食品形态微观结构

按分子的聚集排列方式主要有三种类型：

晶态：分子(或原子、离子)间的几何排列具有三维远程有序：

液态：分子间的儿何排列只有近程有序(即在1--2分子层内排列有序)，而远程无序；

气态：分子间的几何排列不但远程无序，近程也无序；

玻璃态(无定形)：分子间的几何排列只有近程有序，而无远程有序，即与液态分子排列相同。

液晶态：分子间几何排列相当有序，接近于晶态分子排列，但是具有一定的流动性(如一定条件

下的脂肪)。

凝胶态：有一定尺寸范围的粒子或者高分子在另•种介质中构成的三维网络结构形态，或者说另

一种介质(例如：水、空气)填充在网络结构中。

粒子凝胶：具有相互吸引趋势的粒子随机发生碰撞形成粒子团，当这个粒子团再与另外的粒子团

发生碰撞时又形成更大的粒子团，最后形成一定的结构形态

聚合物凝胶：都是由细而长的线形高分广,通过共价键、氢键、盐桥、二硫键、微晶区域、缠

绕等方式形成交联点，构成一定的网络结构形态。

7.水的基本物性

水异常的物理性质

(1)高熔点(0℃),高沸点(100℃)

(2)介电常数大

(3)表面张力高

(4)热容和相转变热焰高熔化热、蒸发热和升华热

(5)密度低(1g/cm3),凝固时的异常膨胀率

(6)粘度正常(1cPa•s)

水的异常性质可以推测水分子间存在强烈的吸引力，水具有不寻常的结构。

3

水分子的缔合,

Associationofwatermolecules^Q...

1.H-0健间电荷的非对称分£、/1A

布使H-O键具有极性，这种

极性使分子之间产生引力.氢键受体I

2.由于每个水分子具有数目6-4、

相等的氢键供体和受体，因/'、、、状

此可以在三维空间形成多重V

氢键，形成氢键网络结构。：二二二4::::工：

每个水分子在结构中稳定的时间仅在10-12s左右，在极短的时间内，于其平衡位辂振和排列，

并不断有水分子脱离和加入某•个分子团，这也是水具有低粘度和较好流动性。

8.疏水水合：向水中添加非极性物质(疏水物)时，由于它们与水分子产生斥力，从而使疏水基

团附近的水分子之间的氢键键合增强，使得燃减小，此过程成为疏水水合。

9.疏水缔合：当水与非极性基团接触时，为减少水与非极性实体的界面面积，疏水基团之间进行

缔合，这种作用成为疏水相互作用。

10.食品分散体系的分类

按分散粒子分子分号侔系

的夫小，大胫侔分推侔系

致分为三种:

｛粗分T攵体系

(1)分子分散体系：分散的粒子半径小于107cm,相当于单个分子或离子的大小。此时分

散相与分散介质形成均匀的一相。因此分子分散体系是一种单相体系。与水的亲和力较强的化合

物，如蔗糖溶于水后形成的分散体系就是分子分散体系。

(2)胶体分散体系：分散相粒子半径在10"-10tcm的范围内，比单个分子大得多。分散相

的每一粒子均为由许多分了或离广组成的集合体。虽然用肉眼或普通显微镜观察时■体系呈透明

状，与真溶液没有区别，但实际上分散相与分散介质已并非为一个相，存在着相界面。这种体系

有时也简称为“溶胶”。

(3)粗分散体系:分散相的粒子半径在10’〜103cm的范围内，可用普通显微镜甚至肉眼都

能分辨出是多相体系。例如悬浮液(泥浆)和乳状液(牛乳)就是例子。

4

表4-3多相分散体系的八种类型

分做介质分故相名W实M

液体气/改加停气的客

1冷

H体前体面粉,边勒・日9、可可的,脱勒乳粉

气体泡油n打奶

液体几股体牛乳•生几浦,第油髯

我体济酸浓的.温的画

用方液大■崎、精

气体胃体泡注面包、罩观、晟失

W体液体被歌原版,果版.明胶

附体我濡皎乃克力

11.气体为连续相的胶

1)气体为连续相的胶体

①气溶胶：液体分散于气体介质中

云、雾、微小液滴飘浮在空气

②粉体：固体颗粒分散在空气.中

分散飘浮在空气中

状态沉积在一起的集合状态

③气泡：在液体中分散有许多气体的分散系统，啤酒沫

④乳胶体：一般是指两种互不相溶的液体，其中一方为微小的液滴分散在另--方液体中的胶体,

牛奶

⑤溶胶：胶体粒子在液体中分散的状态称为胶体溶液。对于可流动的胶体溶液，称之为溶胶，

⑥悬浮液：明显的固体颗粒、浑浊，酱汤、果汁

12.固体为连续相的胶

⑦凝胶：胶体粒子或高分子溶质，形成整体构造而失去了流动性，或胶体全体虽含有大量液体介

质但处于固化的状态称为凝胶，鸡蛋羹、豆腐等。

⑧固溶胶：凝胶放貉后，逐渐离浆脱水成为干燥状态，称之为固凝胶，干粉丝、方便面。

13.泡沫和气泡的形成与性(论述题)

泡沫形成原理

1)表面张力

液体表面张力的定义：液体表面单位长度所受与之垂直的力。

气液界面的分子，由于受内部拉力作用，都有向液体内运动的趋向，表面会自发地缩成液滴，或

使气泡成球状。物理上称这种内聚力为表面张力。

2)表面活性物质

(1)表面活性物质降低表面张力

(2)由亲水性极性基团和疏水性非极性基团组成的

(3)表面活性物质分散于气水界面时，分子的亲水基团部分便有向水中扩散的倾向，而疏水基

团部分趋向气相，使表面张力降低。

(4)表面活性物质具有稳定泡沫的作用

5

2.4.2泡沫和气泡的形成与性质

A蛋白旗分子都含有亲

水的氨基酸一基团和疏水

性氨基酸基团，是彳艮好

的界面活性物质.

(a)呈球形分子构造

到达界面，疏水基

(b)团伸向气相排列

吸附在界面，

(c)分子链被拉五

2.4.2泡沫和气泡的形成与性质

2泡沫的稳定性

1)泡沫稳定性原理

<X>吹入气1侔时,气体就会先由

气泡4变成泡沫5,飞泡呈球

形9.

②当三泡不断上升时，天泡球

形不断扩大，互相靠近，产m4-35我布下也麻的

梏*ESMNtK

生离减现象，气泡之间法伴・r«*・«.*■“a..♦孔

4-*c咕6.•-7.a-阳厘状卷

隔膜变薄(状态6)。».ii->o.>•-

is.i«-i».14.

15.IT.1<U■■20-■■■

2.4.2泡沫和气泡的形成与性质

2泡沫的稳定性

1)泡沫稳定性原理

③状态7:液体成为薄膜，气泡

变成多面体构造13。

④气泡升至最上面时，气泡更

大，液膜更薄，更易破坏。

图4-3S理U状参卜泡注的

帐或用■坏过程

》要维持泡沫稳定，就是设法使泡气像，x.度■计a，通性”

沫保持球形，互相隔膜较厚。4.气匍5.♦-7.9.泡檬状，

•.II.・修气4810.1>♦律

IS.1&**体气Q12.14.

15-17.1A■黑20.・■■

6

2.4.2泡沫和气泡的形成与性质

2泡沫的稳定性

2)影响泡沫稳定的主要因素

(1)气泡壁液体由于重力作用导致气泡膜变薄o

(2)表面黏度的影响：泡膜液体黏度越大，膜强度也

越大；即使气泡变大，内压较大，气池比较稳定。

(3)马兰高尼效果：

2.4.2泡沫和气泡的形成与性质

2泡沫的稳定性

2)影响泡沫稳定的主妾因素

(3)马兰育尼效果：当气泡膜落到一定程度，膜液中界

面活性剂分子也会局部减少，于是这些地方的表面张

力就会比周围其它地方的表面张力有所增大。因此，

表面张力小的鄙分就会被局部表面张力大的部分所吸

弓I,企图诙复原来的状态。

A此效采有使泡膜稳定的作用，之所以不含表面活

性物质妁纯•液侔，不能形成泡沫，就■是由千没有

迂种效乐.

2.4.2泡沫和气泡的形成与性质

3气泡的性质

1)气泡的分布与细化

＞搅拌蛋清、名角普、大豆蛋白溶液时，最初形成的

是数量少的大气泡，然后才变成无数的小气泡.

＞在搅拌前期是气泡产生为主的过程，后期是气泡细化

的过程.

》在整个过程中，随着搅拌时间的延长，气泡的平均直

径和分布发生着由大到小的变化.

＞保持搅拌条件不变，最终气泡会达到一个平衡状态，

即平均直径和泡的分布达到一定.

7

2.4.2泡沫和气泡的形成与性质

3气泡的性质

2）各种成分对起泡性及泡稳定性的影响

起泡性：打发前后单位重量液体的体积增加率。

泡的稳定性：30nlin静置后泡沫体积与打发

结束时泡沫体积之比。

2.4.2泡沫和气泡的形成与性质

3气泡的性质

2）各种成分对起泡性及泡稳定性的影响

也的影响—I

/“•咕性

&高pH值或pH值呈酸性

的领域起泡性比较高，

等电点附近起泡性最差。

但等电点附近最稳定。

pHOLM大立量白起网怪及施・定性的《＞♦

2.4.2泡沫和气泡的形成与性质

3气泡的性质

2）各种成分对起泡性及泡稳定性的影响

糖类的影响

一般抑制起泡性，但可提高泡的稳定性。

提高溶液的黏度

所以，制作食品泡沫时，一般都是先打发泡，

然后再添加糖，以使泡沫稳定。

8

2.4.2泡沫和气泡的形成与性质

3气泡的性质

2）各种成分对起泡性及泡稳定性的影响

脂质的影响

脂溶性化合物《尤其是极性脂质），在起泡

前添加到蛋白质溶液中，起泡性和泡稳定性

都会下降。

第三章

1.应变（填空、大题）

在外力作用下，物料的几何形状和尺寸发生的变化（e）。应变用来表征材料受力时内部各

质点间的相对位移对于各向同性材料，有三种基木的应变类型：拉伸应变，剪切应变和压缩应变。

拉伸应变：拉伸应变是指材料受到垂直于截面积的大小相等，方向相反并作用在同一直线上的两

个拉伸应力时材料发生的形变

剪切应变：剪切应变是指材料受到平行于截面积的大小相等，方向相反的两个剪切应力时发生的

形变，在剪切应力作用下，材料发生偏斜，该偏斜角的正切值定义为剪切应变。

压缩应变：压缩应变是指材料周围受到均匀应力P时，其体积从起始时的vO变

化为Vlo

2.应变速率

剪切速率（rateofshear）,应变大小与应变所需时间之比，单位为$以表示。剪切

速率的物理意义是指流动时流体内部垂直于流体方向上的速度梯度。表征流体在剪切应力作用

下的应变状况。

3.牛顿黏性定律

9

以流体流过固体平板为例

设有间距很小的两平行板，两

板间充满液体。下板固定，上板施

加一平行于平板的切向力，使上板

作平行于下板的等速宜线运动。

紧贴上板的液体层以与上板相

同的速度旅动.而紧贴固定板的液

体层则静止不动。两层平板间液体

流速分布则是从上到下为由大到小

的渐变。速度梯度一师性阻力

英切速率：单位时间的应变，sHc

牛场流动剪切速率的博念

剪切应力(。)：在单位液层面积(A)上施加的便缶液层同产生

相对运动的外力称为剪切应力，简称剪切力(shearig

force)，单位为N/m%以N表示。cr=F/A

剪切应变⑺：剪切时物体所产生的相对形变:*.一艇用它在剪

切应力作用下转过的角度来衣示。|即£=刖6=一/.|

牛顿骷性定律

实酶证明：济£体对流动的国•力F与两层丽体接极画

枳A和剪■切速率已成正比，即F=M&(1)

另外，酗切应力。可定义为：o=F/A(2)

。实际是彼面切线方向的应力分量:，单位为Pa,班示

单位耐积液体的"性恒力»

所以有：o=rj+

10

<T=三T|

牛筌(希性定律公共(牛顿流体的流动状密方程)E力

比例靠数，箕数值:相当于速率梯度为1SL面积为

ICEN时两欷层间的内*捺力，被定义为希度(PaS),

是物质的固有性质。？

希庚的大耳、方征流在流动时内部*执力，即。滞阻■力

的大小

近动状番方程反应的。与()之间的关系

所以把表示液体所受的剪切应力与剪切速率的函数

关系式称为“流动状态方程”。

由于液体受应力作用，其变形表现为流动，即应变

速率的大小。不同黏度的液体，应力与应变速率存

在一定函数关系。对于水、糖液胆逊^吗这样的

液体，其流动状态方程即为：

|o=11c

4.

非牛顿流体

牛顿流动

①假塑性流动

②胀塑性流动|与时间无关|与时间有关|

非牛顿流动,③塑性流动

④触变性流动

假塑性胀塑性塑性触变性胶变性

⑤胶变性流动流体流体流体流体流体

5.假塑性流动

11

①假塑性流动

b=k£(lv〃voo,Ov〃vl)

表溷黏度随着剪切应力或剪切速率的增大而减少

随着流速的增加，表现黏度减少，所以也称为剪

切稀化流动。，・IC-

rja=k£(O<77<1)cr=rfn.£：

假塑性流动的机理

1)胶体粒子间结合受剪切应力作用发生改变，影响黏度的变化。

比较稠密的分散系统粒子，当分子间的弱结合力使它们之间形成网架构造时，会表现为黏度

的增加。当液体流动时，受剪切应力作用，这些网架构造不断被破坏。当剪切应力减少时，分子

间弱结合又会形成网架构造。

2)胶体粒子变形，引起黏度的相对减少。

具有假塑性流动性质的食品液体大多含有高分子的胶体粒子，这些粒子多由链状高分子构成,

在静止或低流速时，互相钩挂缠结，黏度较大，显得粘稠

当流速增大时，在剪切应力的作用，使比较散乱的链状粒子滚动旋转而收缩成团，减少了互

相的勾挂，这就出现了剪切稀化现象。

田28射切储化g原刊概念模壑

剪切福化的原理概念模型无规线团型高分子I

在涪液中的构氽I

自然状态定向外力定向外力

无双线团II卷曲I拉伸

一些研究表明，剪切禄化的程度与分子链的长短和线

型育关。直链育荣物分子形成剪切交棒的偎墓性溶液，

一般来说相对分子质■:越而，假塑性越大。

12

7"=左。

大部分装毒食品OvnvT,都是假塑性浪库.

1MMg小，脸若谢速的增加，希淮阻力增UD相对

未经假。运是:因力n超小，诙侔内部和港检皿，晦

君现T切两速的阴大，舞内部分十结一而形成的阻

力由千才包造破坏而微少的纬I故。

当^1£^对内部植渣设有彩哈时虫=1,迂砒是理越

的牛顿谎住.

6.胀塑性流动

②账里性流动77〃=k£(1</Z<oo)

曲着剪切皮力或流速的增大，我理―庚逐渐增大，

由于迂——特点，月长塞性流动也被称作是酶切现积I

胀塑性流动的机理

账容现象

账容现象：粒子在强烈的境抨作用下结构捐F列魂松，

夕卜现在积增大的现象

13

胀型性流体，其胶体粒子一般处于致密充填状态，作为

分散介质的水，充满在致密排列的粒子间隙。

当施加应力较小，缓馒流动时，由于水的滑动和流动作

用，胶体糊表现出的黏性阻力较小。

可是如果用力搅动，致密排列的粒子就会一下子被搅乱,

成为多孔隙的疏松排列构造。原来的水分再也不能填满

粒子之间的间隙、粒子与粒子没有了水层的滑动作用，

因而黏性阻力就会骤然增加，甚至失去流动性。

(a)

PR4>$景容配&■念模中

<•)ar未受ttMN第♦止收叁(b)收于受iiHtt◎后的■”状叁

胀塑性流体在食品中较少见。只有很少一部分

溶液和悬浮液在一定的浓度表现为联塑性流体。

生淀粉糊：

当给淀粉中加入水，混合成糊状后，缓慢倾斜

容器，淀粉糊会像液体那样流动。

但如果施加更大的剪切应力，如用力快速搅动

淀粉，那么淀粉稀糊反而会变“硬”，失去流

动的性质。

7.塑性流动

③塑性流动

雪花青或蛋黄齿等塑性流体，在没有外力作用时不产

生流动，具有固体的性质。但是，即使在很小的外力

作用下，它们也容易产生流动，撤去外力后又保持即

时形变形式。这种能够任意成形的性质叫塑性。使塑

性流体开始流动的应力称为屈服应力。

40。<?左右的巧克力虽燃具有很大的流动性，但由于

具有显著的屈服应力，所以成形后除去外力时，能

够保持其形状不变，以实现固化

14

塑性流体：当作用在物质上的剪切应力大于极限值时

物质开始流动，否则物质就保持即时形状并停止流动，

具有此性质的物质称为塑性流体。

屈服应力：剪切应力的极限值定义为屈服应力，所谓

屈服应力是指使物质发生流动的最小应力，表示为

>流动特性曲线不通过原点

，在小的应力作用时并不发生流动，当应力超过某

一界限值。0才开始流动。

对于塑性流动，当应力超过。0时，流动特性符合牛顿

流动规律的，称为宾汉流动，对于不符合牛顿流动规律

的流动称为非宾汉塑性流动。把具有这两种流动特性的

液体分别称为宾汉流体或非宾汉流体。

塑性流体流动特性曲线

a宾汉流动b非宾汉塑性流动

8.触变性流动

④触变性流动

触变性流动是指当液体在振动、搅拌、摇动时，

其黏性减少，流动性增加，但静置一段时间后，

流动又变得困难的现象。

这类体系的特征：当剪切速率一定时，随时间的推

移，应力和表观黏度都随之下降

酷度不仅与

剪切速率相

关，还与剪

切时间有关。

M3.9。时何无关■住蟆A>tMitlB>流动”fie蛭的比酸

<•)■切”力，•切/♦又―<b>0fM比05总"FaataaoHM发条

15

触变体系与假塑性流体有些类似

体系变化趋势可逆与否变化情况

触变体系撤去外力后

恢复很慢

可逆■■

假塑性体系剪切变稀撤去外力后

恢笈很快

机理：

随剪切应力的增加，粒子之

间形成的结合构造受到破坏，因

此黏性减少。当作用力停止时，

粒子间结合的构造逐渐恢复原样。

但这需要一段时间。因此，剪切

速率减少时的曲线与增加时的曲

线不重叠，形成了与流动时间有

关的滞后曲线

新燎乳的滞后曲线包围面积明显

小于陈放煤乳，陈放越久的炼乳

其触变性越明显。呈现触变现象-*~一痢ttm

<也专《*切速*的内修>

的食品口感较柔和爽口■・no»<C9L•更W初逢1'69>

滞后环的面积大小反映流体的触«»--O-2»<$465谆*gfWRS>

闺2-13加情熔乳*变性

变性强度.

施雄的特性曲就

9.胶变性流动

⑤胶变性流动抗流变流动/流椎性流动

恒定的鲍切作用下，抗流变流伴随时间的延长表现出抵

抗流动的性质，即液体随着流动时间的增加，变得越来越

黏稠。这种行为与剪切造成的聚集作用和缔合作用育关。

一些稀的聚合物溶液表现抗

流变特性，这可能是由于溶

液在典切作用下形成了可逆

的交联。损奶油展于抗流变

流体，有这种现象的食品往

往给人以黏稹的口感。

3-1。—交性滥内她线4Ml抗游变过体

4南饯“啪诙动做翅

16

触变性流体与假塑性流体的区别

触变性流体一定是假塑性流体，而假塑性流体不一定都具有触变性。

胶变性流体与胀塑性流体的区别

胶变性流体一定是胀塑性流体，而胀塑性流体不一定都具有胶变性。

10.能弹性

对于由内能决定的弹性，可以认为在外力作用下弹性变形所作的功全部作为内能贮存时,

称这种弹性为能弹性。

11.嫡弹性

与燃有关的弹性称为燃弹性，这一现象在橡胶上表现比较明显，因此也称之为橡胶弹性。

12.黏弹性体的特点

弹性性质和流动的黏性性质

除兼具弹性和流动的黏性性质外，还有如下一些特殊性质

①曳丝性：有许多黏弹性食品，如蛋清、山药糊、糊

化淀粉糊等，当篌子插入其中，再提起时，会观察

到一部分液体被拉起形成丝状。把这种现象称为曳

丝性，具有曳丝性的液体，分子之间存在着一定的

,合，形成了弱的网络结构。

|曳丝性是黏性与弹性双重性质的表现|

有些黏度高的液体，如食用油、糖液等，虽然用筷子也可提

起“液线”，但它不是曳出的丝，而是黏性降下的液流。

对曳丝性的判断方法：耨直径为1mm的玻璃棒浸入液体

1cm,然后再以5cln/s的速度提起，用液体丝在断掉前可

拉出的长度表示曳丝性的大小

日本豆鼓（亦称纳豆）等发酵豆类食品都具有一定

的曳丝性，它们的曳丝性见表

W3-9型酥豆fM品的曳隹性

发酵豆种类曳丝距离/cm

大豆1OO~15<

zjx5~1O

菜豆20〜30

说豆20

案豆1O〜20

17

进行曳丝痴走时，丝的长度与棒提起的逮座有很大

的关泰.如国3-24所示：

力提起的速度过慢，拔出

的丝由于诙下而断蒋.不

会太长；

A当堤起速度过狂，线会

像周在那样被拉断，也不

4^。

A在两种速度之间，存在

A——个曳丝K度的峰值,1*13-2-4*».丝速度与”Kflt

运——峰但的曳丝速度与触

弹性的松弛时间有关

②威森伯格效果：

将黏弹性液体放入圆桶形容器中，垂直于液面插入

玻璃棒，当急速转动玻璃棒或容器时，可观察到液体

会缠绕玻璃棒而上，在棒周围形成隆起于液面的液柱

原因：由于液体具有的弹性，使

棒在旋转时，缠绕在棒上的液体

将周围的液体不断拉向中心。而

内部的液体则把拉向中心的液体

向上顶，形成了沿棒而上的现象

这种效果只有具有弹

性的液体才会出现。

即使用黏度很大的牛

顿流体试验，在旋转

时不仅没有威森伯格

效果，而且棒周围的

液体还会在离心力作

用下凹下。牛桢血体黏肄性液体

图2-19藤森伯格效果

3牛发通体

<b>岫弹性流体

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13.麦克斯韦模型

（2）麦克斯韦模型:胡克模型串联阻尼模型（最早

提出的黏弹性模型）

麦克斯韦模型

形象反映出应

力松弛现象

M32.7史克斯I，徵型及从A应力验地曲收

中,<b>/jteantt

%=E£1

（2）麦克斯韦模型：胡克模型串联阻尼模型（最早

提出的黏弹性模型）

当模型一段受力而被拉伸

串联模型的动作过程

一定长度时，由于弹簧可

•初始状态

在瞬间变形，而黏壶由于

•加一个恒定应变（应力松弛）

黏性作用来不及移动，弹

•随弹簧形变回复，回弹应力减小

黄首先被拉开，然后在弹

•弹簧形变全部回贪，回弹应力为0

簧恢复力作用下，黏壶在

黏性作用力被逐渐拉开，

而弹簧在逐渐缩短，弹簧

中的应力不断转变为黏壶

中的摩擦力，直至全部转

换，应力为零。这一过程

t=ot=tt很长与应力松弛过程相似。

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麦克斯韦对应力松弛现象的模拟与解释

当麦克斯韦模型受到拉力时，

总应力等于弹簧上的应力或黏壶上应力，

£

总应变等于弹簧应变与黏壶应变之和。即：

0=4=%(4-12)

E-E4-'(4-13)

将应变对时间微分，得：

出=卷+%

(a)&d/d/

因为<T=^-=EEE

所以"=净争7尊)

又因为

P33-34

所以

经整理可得，

学亨+里麦克斯韦方程式仆”)

I(Vtdin

上式也可用枳分式表示,即:

(4-15)

当.一定，时,

Lf时.

在观察应力松弛时，可使模型很快拉伸到一定形变，此时有

&EdtU

dl

一鱼=0E

dtj

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设r=9看则上式可变为:

—5=-E&=K&=^

cnr

积分上式用:

416>

式中。LI]/E定义为应力松弛时间，它是物质的黏度和弹性模量的比

值。这就说明，松弛时间的产生是由于黏性和弹性同时存在而引起的

若材料的黏性非常大，松弛时间也将施大，说明黏滞性很高的材料对

使段等微观皿有阻碍作用，材料帚要更多的时间完成调整

若弹性模至非常大，松弛时间则相对较短，说明材料的隅硬度很强，

这种材料属于弹性较好的固形物，调整的尺度往往是原子或者分子间

距，故松弛时间短。

♦当t-r时，a-Oo/e,表明麦克斯韦模型i的物理意义是。降到。°

的1/e(36.8%)时所需的时间。(e—自然指数，约等于2.72)

，应力下降与时间关系服从指数规律，先快后慢

厂应力松弛时间确定方法：应力坐标轴上从原点

开始至。。的36.8%,做水平线与实验曲线相交，

交点与对应的时间坐标轴即为T

，这也是通过彘一步确定E和可的实验方法

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(3)开尔芬沃格特模型：胡克体和阻尼体并联组成

反映蠕变现象

ISJ-M开尔奇7贝格杓模M及陆攵曲找

蜻变现象指在一定的温度和较小的恒定外力作用下，材料的形

变随时间的增加而逐渐增大的现象。

当模型上作用恒定外力时，由于黏壶作用，弹簧不能被立即拉

开，而是缓慢发生变形。去掉外力后，在弹簧恢复力的作用下,

又可恢复原状，无剩余变形，故类似于蜡变。

(3)开尔芬沃格特模型：胡克体和阻尼体并联组成

并联模型动作过程

•初始状态

•开始加一恒定的应力(烯变)，因粘壶的作用.弹簧在『0时不

产生形变影变

•随加应力的时间延长.弹簧逐渐产生形变

•当时间足够长.弹簧的形变完成(拉直),模型保持恒定的形变

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在这个模型中，作用于模型上的应力是

弹簧和黏壶共同承担的，而弹簧和黏壶的

形变是相同，并且与模型的总形变一致。

对于玲变实验•应力是一个常数，即。=%,于是

管收=%