Viskositet av Newtonsk og ikke-Newtonsk Væske

Hvis du er på dette nettstedet, er du sannsynligvis ha en generell idé om hva som er viskositet og hvor viktig det er i utviklingen av et program som involverer strømning. Imidlertid, væske karakterisering er langt mer dyp og kompleks enn det som vanligvis forventes. Hver av de unike materialet har sin egen atferd når det utsettes for flyt, deformasjon eller stress.,

Avhengig av deres viskositet atferd som en funksjon av skjær pris, stress, deformasjon historie…, væsker er karakterisert som Newtonsk eller ikke-Newtonsk.

Newtonsk Væske

Newtonsk væske er oppkalt etter Sir Issac Newton (1642 – 1726) som beskrevet flyten oppførsel av væsker med en enkel lineær sammenheng mellom skjærspenning og skjær pris ., Dette forholdet er nå kjent som Newtons Lov av Viskositet, hvor forholdsmessigheten konstant η er viskositet væske:

Noen eksempler på Newtonsk væske omfatter vann, organiske løsemidler, og honning. For disse væsker viskositet er bare avhengig av temperatur. Som et resultat, hvis vi ser på en tomt på skjærspenning versus skjær pris (Se Figur 1) kan vi se en lineær økning i stress med økende skjær priser, der stigningstallet er gitt av viskositet væske., Dette betyr at viskositeten av Newtonsk væske vil være en konstant (se Figur 2) uansett hvor raske de er tvunget til å strømme gjennom et rør eller kanal (dvs. viskositeten er uavhengig av frekvensen av skjær).

Et unntak til regelen er Bingham plast, som er væsker som krever et minimum av stress for å bli brukt før de flyter. Disse er strengt ikke-Newtonsk, men når strømmen starter de oppfører seg i hovedsak som Newtonsk væske (dvs. skjærspenning er lineær med skjær pris). Et flott eksempel på denne typen atferd er majones.,

Newtonsk væske er normalt består av små isotropic (symmetrisk i form og egenskaper) molekyler som ikke er orientert av flyt. Det er imidlertid også mulig å ha Newtonsk oppførsel med store anisotrop molekyler. For eksempel, lav konsentrasjon av protein eller polymere løsninger kan vise en konstant viskositet, uavhengig av skjær pris. Det er også mulig for noen prøver å vise Newtonsk oppførsel ved lave skjær priser med et platå kjent som null skjær viskositet regionen.,

Ikke-Newtonsk Væske

I virkeligheten er de fleste væskene er ikke-Newtonsk, noe som betyr at deres viskositet er avhengig skjær pris (Skjær Tynne eller Fortykkelse) eller deformasjon historie (Thixotropic væsker). I motsetning til Newtonsk væske, ikke-Newtonsk væske vise enten en ikke-lineær sammenheng mellom skjærspenning og skjær pris (se Figur 1), har en kapasitet stress, eller viskositet som er avhengig av tid eller deformasjon historie (eller en kombinasjon av alle de ovennevnte!).,

En væske er skjær jevning hvis viskositet væske øker som skjær pris øker (se Figur 2). Et vanlig eksempel på skjær tykkere væsker er en blanding av cornstarch og vann. Du har sikkert sett eksempler på dette på TV eller på internett, der folk kan kjøre over denne typen løsninger likevel, og de vil synke hvis de står fortsatt. Væske er skjær tynne dersom viskositeten avtar som skjær pris øker. Skjær tynne væsker, også kjent som pseudo-plast, er allestedsnærværende i industri og biologiske prosesser., Vanlige eksempler er ketchup, maling og blod.

Ikke-Newtonsk oppførsel av væsker kan være forårsaket av flere faktorer, alle av dem er knyttet til strukturell omorganisering av væske molekyler på grunn av flow. I polymere smelter og løsninger, det er justeringen av svært anisotrop kjeder hva som resulterer i en redusert viskositet. I colloids, det er segregering av de forskjellige faser i strømmen som fører til et skjær tynne atferd.

Hvorfor Skal jeg bry meg?,

strømning er svært avhengig av viskositeten av væsker. På samme tid for en ikke-Newtonsk væske, viskositet er bestemt av flyt egenskaper . Se på Figur 3, kan du observere tre svært forskjellige velocity profiler avhengig av væske atferd. For alle disse væskene, og skjær pris på veggene (dvs. skråningen av hastigheten profil nær veggen) kommer til å avgjøre viskositet., Vellykket karakterisering av viskositet er nøkkelen i å bestemme om en væske er Newtonsk eller ikke-Newtonsk, og hva spekter av skjær priser behov for å bli vurdert for en spesifikk applikasjon. Mange viscometers på markedet måle viskositet indeks, men ofte mangler riktig karakterisering av skjær pris og absolutt sant eller viskositet. Absolutt viskositet er en av de viktigste parametrene i utvikling og modellering av programmer som involverer strømning. Derfor riktig karakterisering av viskositet må utføres på et skjær pris som er relevante for den spesifikke prosessen., Les mer om RheoSense viscometers og hvordan de tillater målinger av ekte viskositet over et bredt spekter av skjær priser.

HVIS DU ER INTERESSERT I å LÆRE MER GRUNNLEGGENDE OM VISKOSITET, SJEKK UT VÅRE GRUNNLEGGENDE SIDER OM:
  • Viskositet Enheter for Dynamisk og Kinematisk Viskositet
  • Hva er viskositet?