Viscosidade da Newtoniano e não-Newtoniano Fluidos

Se você está neste site, você provavelmente tem uma idéia geral sobre o que é viscosidade e como ele é importante no desenvolvimento de qualquer aplicação que envolve o fluxo de fluido. No entanto, a caracterização fluida é muito mais profunda e complexa do que o esperado. Cada material único tem seu próprio comportamento quando sujeito a fluxo, deformação ou estresse.,

dependendo de seu comportamento de viscosidade como uma função da taxa de cisalhamento, estresse, histórico de deformação… os fluidos são caracterizados como Newtonianos ou não Newtonianos.

Fluidos Newtonianos

fluidos Newtonianos são nomeados após Sir Issac Newton (1642 – 1726), que descreveu o comportamento do fluxo de fluidos com uma simples relação linear entre a força de cisalhamento e taxa de cisalhamento ., Esta relação é agora conhecida como a Lei de Newton da Viscosidade, onde a constante de proporcionalidade η é a viscosidade do fluido:

Alguns exemplos de fluidos Newtonianos incluem a água, solventes orgânicos e mel. Para esses fluidos, a viscosidade depende apenas da temperatura. Como resultado, se olharmos para um gráfico de tensão de cisalhamento versus taxa de cisalhamento (ver Figura 1) podemos ver um aumento linear de stress com taxas de cisalhamento crescentes, onde a inclinação é dada pela viscosidade do fluido., Isto significa que a viscosidade dos fluidos Newtonianos permanecerá uma constante (ver Figura 2) não importa quão rápido eles são forçados a fluir através de um tubo ou canal (ou seja, a viscosidade é independente da taxa de cisalhamento).

uma exceção à regra é Bingham plastics, que são fluidos que requerem uma tensão mínima a ser aplicada antes de fluírem. Estes são estritamente não-Newtonianos, mas uma vez que o fluxo começa eles se comportam essencialmente como fluidos Newtonianos (ou seja, o estresse cisalhado é linear com a taxa de cisalhamento). Um grande exemplo deste tipo de comportamento é maionese.,

os fluidos Newtonianos são normalmente compostos por pequenas moléculas isotrópicas (simétricas em forma e propriedades) que não são orientadas pelo fluxo. No entanto, também é possível ter comportamento Newtoniano com grandes moléculas anisotrópicas. Por exemplo, as soluções de proteínas de baixa concentração ou polímeros podem apresentar uma viscosidade constante independentemente da taxa de cisalhamento. Também é possível que algumas amostras exibam comportamento Newtoniano em baixas taxas de cisalhamento com um planalto conhecido como região de viscosidade zero.,

Não-Newtoniano Fluidos

Na realidade, a maioria dos fluidos, são não-Newtoniano, o que significa que a sua viscosidade é dependente da taxa de cisalhamento (Shear Thinning ou Espessamento) ou a deformação da história (Tixotrópico fluidos). Em contraste com os fluidos Newtonianos, os fluidos não-Newtonianos apresentam uma relação não-linear entre a tensão de cisalhamento e a taxa de cisalhamento (ver Figura 1), têm uma tensão de rendimento, ou viscosidade que é dependente do histórico de tempo ou deformação (ou uma combinação de todos OS acima!).,

a fluid is shear thickening if the viscosidade of the fluid increases as the shear rate increases (see Figure 2). Um exemplo comum de fluidos espessantes é uma mistura de amido de milho e água. Provavelmente viram exemplos disto na televisão ou na internet, onde as pessoas podem atropelar este tipo de soluções e, no entanto, afundam-se se ficarem paradas. Os fluidos são diluídos se a viscosidade diminuir à medida que a taxa de cisalhamento aumenta. Fluidos de desbaste, também conhecidos como pseudo-plásticos, são onipresentes em processos industriais e biológicos., Exemplos comuns incluem ketchup, tintas e sangue.

comportamento não newtoniano de fluidos pode ser causado por vários fatores, todos eles relacionados à reorganização estrutural das moléculas de fluido devido ao fluxo. Em soluções e misturas de polímeros, é o alinhamento das cadeias altamente anisotrópicas que resulta em uma viscosidade diminuída. Em colóides, é a segregação das diferentes fases do fluxo que provoca um comportamento de desbaste. porque haveria de me importar?,

fluxo de Fluido é altamente dependente da viscosidade de fluidos. Ao mesmo tempo para um fluido não newtoniano, a viscosidade é determinada pelas características do fluxo . Olhando para a Figura 3, você pode observar três perfis de velocidade muito diferentes, dependendo do comportamento do fluido. Para todos estes fluidos, a taxa de cisalhamento nas paredes (isto é, a inclinação do perfil de velocidade perto da parede) vai determinar a viscosidade., A caracterização bem sucedida da viscosidade é fundamental para determinar se um fluido é Newtoniano ou não-newtoniano, e que Gama de taxas de cisalhamento precisa ser considerado para uma aplicação específica. Muitos viscosímetros no mercado medem a viscosidade do índice, mas muitas vezes não possuem caracterização adequada da taxa de cisalhamento e viscosidade absoluta ou verdadeira. A viscosidade absoluta é um dos parâmetros mais importantes no desenvolvimento e modelagem de aplicações que envolvem fluxo de fluido. Portanto, a caracterização adequada da viscosidade deve ser realizada a uma taxa de cisalhamento que seja relevante para o processo específico., Saiba mais sobre os viscosímetros Reosensivos e como eles permitem medições da viscosidade verdadeira sobre uma ampla gama de taxas de cisalhamento.

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