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為什麼會有非牛頓流體

非牛頓流體的存在主要是由於物質的分子結構和外部條件的變化。具體來說:

分子結構:非牛頓流體的微觀結構通常由分子量較大的分子組成,尤其是那些形成長鏈高分子,如塑料、聚合物、蛋白質和DNA等生物大分子。這些物質在宏觀變形下會引起微觀分子鏈構象的變化,從雜亂無章到有一定取向性,導致粘度隨剪切率的變化而變化,從而表現出非牛頓流體的性質。

外部條件:非牛頓流體的粘度會受到剪切力的影響而發生變化。例如,血液、淋巴液、細胞質等生物流體具有剪切變稀的特點,即在外力作用下粘度降低,流動性增強;而當外力停止作用時,粘度升高,流動性減弱。此外,非牛頓流體還具有應變強化性質,即在持續外力作用下粘度逐漸升高,流動性逐漸減弱,直至達到新的平衡狀態。

工業需求:第二次世界大戰後,化學纖維、塑料、石油等工業的迅速發展,對非牛頓流體力學提出了社會需求。同時,應用數學和流體力學等學科的發展爲非牛頓流體力學提供了理論基礎,促使其成爲一箇獨立的學科。

應用廣泛:非牛頓流體在自然界和工業應用中都非常普遍。例如,油脂、油漆、牛奶、牙膏、動物血液、泥漿等都是非牛頓流體。在食品工業中,如澱粉糨糊、魚漿、乳製品等被用於加工和製造。在醫藥工業中,非牛頓流體也廣泛應用於注射劑製造、藥液輸送、皮膚藥膏的塗敷等環節。石油工業中的鑽井液、採掘液等也需要考慮到非牛頓流體的特性。

綜上所述,非牛頓流體的存在是由於物質的分子結構和外部條件的變化,以及工業發展的需求,使得這類流體在自然界和工業中都有廣泛的應用。