專技高考-藥師藥劑學(包括生物藥劑學)106 年第 13 題單選題
下圖為何種流體特性?
Adilatant
Belastic
CNewtonian
Dpseudoplastic正確答案
D正確答案
正解為 D。假塑性流體(pseudoplastic)具有剪下稀釋性:剪下速率增加時,表觀黏度下降。在常用的「剪應力為縱軸、剪下速率為橫軸」流變圖中,曲線雖隨剪下速率上升而上升,但斜率會逐漸減小,呈凹向下的非線性曲線。
為什麼答案是 D
pseudoplastic 為假塑性流體,又稱剪下稀釋流體(shear-thinning fluid)。其表觀黏度隨剪下速率增加而下降;在剪應力-剪下速率圖中,曲線上升但斜率逐漸降低,表示較高剪下速率下所需剪應力增加得較慢,符合題圖特徵。
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完整詳解
Pro · 無限重點 正解為 D。假塑性流體(pseudoplastic)具有剪下稀釋性:剪下速率增加時,表觀黏度下降。在常用的「剪應力為縱軸、剪下速率為橫軸」流變圖中,曲線雖隨剪下速率上升而上升,但斜率會逐漸減小,呈凹向下的非線性曲線。
先辨認曲線斜率變化:若剪下速率愈大,曲線愈平、斜率遞減,表示增加流動所需的剪應力相對變少,即黏度下降,為假塑性(剪下稀釋)流體。若曲線斜率遞增才是 dilatant(剪下增稠)。
逐選項分析
A✕ 陷阱
dilatant 為膨脹性或剪下增稠流體,表觀黏度會隨剪下速率增加而上升。以剪應力為縱軸、剪下速率為橫軸時,其曲線斜率遞增、呈凹向上的趨勢;也就是流動愈快,額外增加流速所需的剪應力愈多。題圖所對應的是斜率遞減的剪下稀釋型態,因此不是 dilatant。
B✕
elastic 是彈性材料的力學性質,重點為應力移除後能否恢復原狀,通常討論應力與應變或時間依賴的黏彈性反應。它不是用來描述本題此種穩態剪應力與剪下速率非線性關係的流體分類。
C✕
Newtonian 流體的黏度固定,剪應力與剪下速率成正比。線上性座標中應呈透過原點的直線,斜率固定;題圖為非直線的剪下速率依賴型態,因此不是牛頓流體。
D✓ 正確
pseudoplastic 為假塑性流體,又稱剪下稀釋流體(shear-thinning fluid)。其表觀黏度隨剪下速率增加而下降;在剪應力-剪下速率圖中,曲線上升但斜率逐漸降低,表示較高剪下速率下所需剪應力增加得較慢,符合題圖特徵。
常見流體的剪應力-剪下速率關係
| 流體型別 | 表觀黏度隨剪下速率變化 | 剪應力(y)-剪下速率(x)圖形 | 曲線斜率特徵 | 代表例 |
|---|
| Newtonian(牛頓流體) | 不變 | 透過原點的直線 | 固定 | 水、低分子量溶液 |
| Pseudoplastic(假塑性) | 降低 | 上升但凹向下 | 斜率遞減 | 高分子溶液、許多懸浮液 |
| Dilatant(膨脹性) | 增加 | 上升且凹向上 | 斜率遞增 | 高濃度澱粉分散液 |
| Bingham plastic(賓漢塑性) | 超過降伏值後近似固定 | 先有降伏應力,後近似直線 | 需先克服降伏應力 | 牙膏、部分軟膏 |
假塑性與膨脹性流體的曲線都可能隨剪下速率增加而上升,不能只看曲線是否往右上方延伸。關鍵是看斜率:斜率遞減代表假塑性(黏度下降);斜率遞增代表 dilatant(黏度上升)。另外,判讀前應確認縱、橫軸分別是剪應力與剪下速率,因交換座標軸後曲線凹凸方向會改變。