Si vous avez déjà inversé une bouteille de ketchup et giflé le fond de la bouteille avec votre paume pour obtenir le ketchup qui coule, vous avez déjà une expérience en rhéologie. La rhéologie est l'étude de la façon dont les matériaux se déforment et le débit. Il se concentre principalement sur les substances qui ont des caractéristiques de flux inhabituels ou des motifs - substances telles que la pâte à pain, le beurre d'arachide, Silly Putty et bien sûr, le ketchup. les mesures rhéologiques sont souvent utilisés par les fabricants pour maintenir la qualité et de cohérence lors de la fabrication de ces produits.
Définitions
caractéristiques rhéologiques sont basés sur la viscosité, la viscosité de cisaillement de dépendance et de la plasticité d'une substance donnée. Représente la viscosité de la facilité avec laquelle les couches d'un fluide ou semi-fluide de la substance se déplacer les unes sur les autres. Le sirop d'érable, par exemple, a une viscosité supérieure à celle de l'eau. Les scientifiques mesurent la viscosité dans une unité appelée équilibre. Un équilibre est défini en termes de débit d'un fluide de cisaillement. Cisaillement est la quantité de force nécessaire pour déplacer les couches du fluide mesuré les unes sur les autres. le taux de cisaillement est le taux de variation de cette contrainte de cisaillement, ou la force. La viscosité d'une substance qui nécessite une contrainte de cisaillement d'une dyne par centimètre carré par seconde, par exemple, est un équilibre. l'huile de maïs Mazola a une viscosité approximative de 100 centipoises, ou un équilibre. Enfin, si une substance possède des propriétés plastiques, ou la plasticité, il se comporte différemment lorsque différentes quantités de stress sont appliquées. Un plastique Bingham - une matière plastique théoriquement idéale - se comporte comme un solide quand il est statique ou immobile. Lorsque la valeur du rendement d'un plastique de Bingham est dépassé, cependant, le flux de matière plastique. Ketchup est un plastique de Bingham. valeur de rendement est la quantité de force qui doit être appliquée à une substance plastique avant que l'écoulement se produira.
Fluides newtoniens
fluides newtoniens se comportent de manière prévisible. L'eau et l'huile d'olive, par exemple, sont des fluides newtoniens. La relation entre la viscosité et le taux de cisaillement est constante dans les fluides newtoniens. Dès que le cisaillement cesse dans un fluide newtonien, tout le stress dans le liquide tombe à zéro. En outre, la relation entre la contrainte de cisaillement et le taux de cisaillement est fixé. Comme l'augmentation des taux de cisaillement, la contrainte de cisaillement augmente également dans un linéaire, ou en ligne droite, la mode. Les liquides qui ne présentent pas ces caractéristiques sont non newtoniens. fluides non newtoniens sont au centre de rhéologie.
Fluides non-newtoniens, indépendante du temps
Il existe trois types de temps dépendant, des fluides ou substances non-newtoniens: pseudoplastique, dilatant et Bingham. fluides pseudoplastiques montrent une viscosité décroissante avec un taux de cisaillement croissant. Le débit d'un fluide pseudoplastique de cisaillement augmente également à une plus grande vitesse que contrainte de cisaillement augmente. Ceci est également appelé pure éclaircie. Les peintures sont connus pour présenter des caractéristiques pseudoplastiques. Dans les fluides dilatant, la viscosité augmente avec le taux de cisaillement et des augmentations de taux de cisaillement avec la contrainte de cisaillement, mais le taux d'augmentation à la fois, bien qu'initialement élevé, ralentit par la suite. mélanges de sable et de l'eau et des boues d'argile, par exemple, se comportent de cette manière: Ils sont appelés pure-épaississement. La viscosité d'un plastique de Bingham, bien qu'initialement élevé, diminue rapidement à un niveau bas que l'augmentation des taux de cisaillement. taux de cisaillement et de contrainte de cisaillement, d'autre part, montrent une relation linéaire dans un plastique de Bingham. Dès qu'un fluide de Bingham a atteint sa valeur limite et a commencé à couler, il peut se comporter comme une dilatance, un pseudoplastique ou un fluide newtonien.
Fluides non-newtoniens, en fonction du temps
Les caractéristiques des fluides non-newtoniens dépendant du temps dérivent de viscosité en rapport avec le temps lorsque le taux de cisaillement est maintenue constante. fluides thixotropes perdent viscosité dans le temps à des taux de cisaillement constant. Ceci est une caractéristique du yogourt, des graisses et d'autres substances qui sont des gels au repos, mais deviennent un fluide sous stress. fluides thixotropes sont souvent trouvés dans les industries alimentaires et chimiques. rhéopectiques fluides, d'autre part, montrent une augmentation de la viscosité au cours du temps à un taux de cisaillement constant. fluides rhéopectique sont rares. pâte de gypse est un exemple.