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Experimental study of properties of water in thin films and fine capillaries

  • B. V. Zheleznyi
  • Z. M. Zorin
  • W. D. Sobolev
  • N. V. Churaev
Formation Of Clays And Their Engineering-Geological Properties

Abstract

The properties of water, introduced from the bulk phase in fine capillaries of radii >0,03 µ drawn from the pure fused quartz, are studied. The enhanced viscosity of water in capillaries less than0,5 µ has been observed. With growing temperature the difference from the bulk data diminishes and disappears at65–70° C.

The thermal expansion of water in the same capillaries does not differ from the data for the bulk phase. But the freezing of water in fine capillaries occurs only by strong supercooling, corresponding to the condition of homogeneous crystallization. The high degree of supercooling may be explained by changes in the structure of boundary water layers. The structural changes influences markedly the rheological properties of water in capillaries, but does not cause, indeed, any essential change in density.

Keywords

Capillary Pressure Relative Viscosity Fuse Quartz Quartz Capillary Capillary Radius 

Résumé

Les auteurs étudient les propriétés de l’eau, en masse d’une part, et d’autre part pénétrant dans des tubes capillaires de rayon supérieur à 0,03µ, en pur quartz fondu étiré. On a observé un accroissement de la viscosité de l’eau dans les capillaires de rayon inférieur à 0,5µ. Lorsque la température s’accroît, la différence de viscosité entre l’eau dans des tubes capillaires et l’eau en masse diminue, jusqu’à disparaître à 65° ou 70 °C.

Dans les mêmes capillaires, le coefficient de dilatation thermique de l’eau n’est pas différent de celui de l’eau en masse. Par contre, le gel de l’eau dans des capillaires fins ne se produit que dans les conditions d’une forte surfusion, correspondant à la cristallisation homogène. Le haut degré de surfusion peut s’expliquer par des changements de structure des couches d’eau limites.

Le changement de structure influence nettement les propriétés rhéologiques de l’eau dans les capillaires mais ne produit pas, évidemment, d’important changement de densité.

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Reference

  1. (1).
    N.V. Churaev, B.V. Derjaguin. —Dokl. Akad. Nauk S.S.S.R., v. 169, 1966, p. 396.Google Scholar
  2. (2).
    B.V. Derjaguin, V.V. Karasyev, J.N. Chromova. — Research in Surface Forces, v. 3, Consult. Bureau, N.Y., Lond., 1971, p. 25.CrossRefGoogle Scholar

Copyright information

© International Association of Engineering Geology 1972

Authors and Affiliations

  • B. V. Zheleznyi
    • 1
  • Z. M. Zorin
    • 1
  • W. D. Sobolev
    • 1
  • N. V. Churaev
    • 1
  1. 1.USSR

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