Reologia

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca

La reologia és l'estudi de la deformació i el flux de la matèria. Aquest terme va ser introduït per Eugen Bingham l'any 1929. La reologia s'ocupa principalment de l'estat líquid però també en estats tous de la matèria o en sòlids sota condicions en les quals responen com un flux plàstic en lloc de deformar-se elàsticament en resposta a la força aplicada.[1] S'aplica a substàncies que tenen una estructura molecular complexa, com fangs, llots, suspensions químiques, polímers i altres formes vítrees de transició (p.e. silicats) com també molts aliments i additius alimentaris, fluids sanguinis (com la sang) i altres materials biològics.

La reologia és la part de la física que estudia la relació entre l'esforç i la deformació en els materials que són capaços de fluir. La reologia és una part de la mecànica de medis continus. Un dels objectius de la reologia es trobar equacions constitutives per a modelar el comportament dels materials.

Les propietats mecàniques estudiades a la reologia es poden mesurar mitjançant reòmetres que són uns aparells que permeten sotmetre el material a diferents tipus de deformacions controlades i mesurar els esforços o vice-versa. Algunes de les propietats reològiques més importants són:

  • Viscositat aparent (relació entre esforç de tall i velocitat de tll)
  • Coeficients d'esforços normals
  • Viscositat complexosta davant esforços de tall oscil·latori)
  • Mòdul d'emmagatzemament i mòdul de pèrduess (comportament viscoelàstic lineal)
  • Funcions complexes de viscoelasticitat no lineal

Els estudis teòrics en reologia de vegades fan servir models microscòpics per explicar el comportament d'un material. Per exemple en l'estudi de polímers aquests es poden representar com cadenes d'esferes connectades mitjançant enllaços rígids o elàstics.

Si ens fixem en el sentit etimològic del mot Reología podríem definir-lo com la ciència del flux. La reologia descriu la deformació d'un cos sota la influencia d'esforços, però la reologia no està limitada als polímers, es pot aplicar a tot tipus de materials, sòlids, líquids o gasos.

Un sòlid ideal es deforma elàsticament i la energia requerida per a la deformació es recupera totalment quan es retira l'esforç aplicat. Mentre que, els fluids ideals es deformen irreversible-ment, flueixen, i l'energia requerida per a la deformació es disipa en l'interior del fluid en forma de calor i no es pot recuperar al retirar l'esforç. Però solament uns pocs líquids es comporten com líquids ideals, la immensa majoria dels líquids mostren un comportament reològic que es classifica en una regió a mig camí entre els líquids i els sòlids: són al mateix temps elàstics i viscosos, por això es denominen viscoelàstics. Per altra banda, els sòlids reals es poden deformar irreversible-ment sota la influencia de forces de suficient magnitud, en definitiva, poden fluir.

En aquesta classificació dels comportaments reològics dels materials amb relació a la seva resposta als esforços aplicats s'ha d'introduir un nou paràmetre que és l'escala de temps en la qual s'aplica la deformació. A tal efecte, es defineix una nova magnitud que contempli el temps d'observació; es tracta del número de Deborah:De=λ/t On λ es el temps de relaxació i t es el temps d'observació.

En aquest sentit podem dir que els sòlids tenen un temps de relaxació infinit, mentre que en el caso dels líquids aquest valor s'aproxima a zero. Per altra banda, si considerem processos de deformació característics associats als típics temps d'observació, podem dir que un número de Deborah gran defineix un comportament tipus sòlid i un número de Deborah petit defineix un comportament tipus líquid.

El següent exemple pot ajudar a entendre lo explicat fins ara: Las vidrieres de la catedral de Chartres en França han fluid d'ençà que foren produïdes fa 600 anys. En l'època medieval aquestes vidrieres tenien un gruix uniforme, però avui en dia les molècules de vidre han fluid per efecte de la gravetat de manera que l'espessor en la part inferior és més que el doble del espessor en la part superior. El temps d'observació tan gran fa que el número de Deborah sigui petit, pel que sòlids com el vidre es poden classificar com líquids.

Com a conclusió es pot dir que substàncies como l'aigua o el vidre no es poden classificar como líquids o sòlids, si no que como a molt podem dir que tenen un comportament de líquid o sòlid sota unes determinades condiciones d'esforç, deformació o temps.

Referències[modifica | modifica el codi]

  1. W. R. Schowalter (1978) Mechanics of Non-Newtonian Fluids Pergamon ISBN 0-08-021778-8

Vegeu també[modifica | modifica el codi]

Bibliografia[modifica | modifica el codi]

Enllaços externs[modifica | modifica el codi]

Revistes de reologia
Organitzacions