Неньютоновская жидкость

Неньютоновская жидкость — это жидкость , которая не подчиняется закону вязкости Ньютона , т. е. имеет постоянную вязкость, не зависящую от напряжения. В неньютоновских жидкостях вязкость может измениться под действием силы либо на более жидкую, либо на более твердую. Кетчуп , например, становится более жидким при встряхивании и, таким образом, является неньютоновской жидкостью. Многие растворы солей и расплавленные полимеры являются неньютоновскими жидкостями, как и многие обычно встречающиеся вещества, такие как заварной крем , ^[1] зубная паста , суспензии крахмала , кукурузный крахмал , краска , кровь , растопленное масло и т.д.шампунь .

Чаще всего вязкость (постепенная деформация под действием напряжения сдвига или растяжения ) неньютоновских жидкостей зависит от скорости сдвига или истории скорости сдвига. Однако некоторые неньютоновские жидкости с вязкостью, не зависящей от сдвига, по-прежнему демонстрируют нормальную разность напряжений или другое неньютоновское поведение. В ньютоновской жидкости связь между напряжением сдвига и скоростью сдвига является линейной, проходящей через начало координат , константа пропорциональности представляет собой коэффициент вязкости . В неньютоновской жидкости отношение между напряжением сдвига и скоростью сдвига другое. Жидкость может даже иметь зависящую от времени вязкость .. Следовательно, постоянный коэффициент вязкости не может быть определен.

Хотя понятие вязкости обычно используется в гидромеханике для характеристики сдвиговых свойств жидкости, оно может быть неадекватным для описания неньютоновских жидкостей. Их лучше всего изучать с помощью нескольких других реологических свойств, которые связывают тензоры напряжения и скорости деформации при многих различных условиях потока, таких как колебательный сдвиг или поток растяжения, которые измеряются с использованием различных устройств или реометров . Свойства лучше изучать с помощью тензорнозначных определяющих уравнений , которые распространены в области механики сплошных сред .

Вязкость жидкости, загущающей при сдвиге , или жидкости- дилатанта , по-видимому, увеличивается при увеличении скорости сдвига. Кукурузный крахмал , взвешенный в воде («уолек», см. Ниже ), является распространенным примером: при медленном перемешивании он выглядит как молоко, при энергичном перемешивании он выглядит как очень вязкая жидкость.

Знакомый пример обратного, жидкость для разбавления при сдвиге или псевдопластичная жидкость — это краска для стен : краска должна легко стекать с кисти при нанесении на поверхность, но не капать чрезмерно. Обратите внимание, что все тиксотропные жидкости чрезвычайно разжижаются при сдвиге, но они значительно зависят от времени, тогда как коллоидные жидкости, «разжижающие сдвиг», мгновенно реагируют на изменения скорости сдвига. Таким образом, чтобы избежать путаницы, последняя классификация более четко называется псевдопластической.

Другим примером жидкости, разжижающей сдвиг, является кровь. Это приложение очень популярно в организме, поскольку оно позволяет снизить вязкость крови с увеличением скорости деформации сдвига.

Классификация жидкостей с напряжением сдвига в зависимости от скорости сдвига.

Краска — неньютоновская жидкость. Плоская поверхность, покрытая белой краской, ориентирована вертикально (до съемки плоская поверхность была горизонтальной, лежала на столе). Жидкость начинает стекать по поверхности, но из-за своей неньютоновской природы она подвергается напряжению из-за ускорения свободного падения . Поэтому вместо того, чтобы скользить по поверхности, он образует очень крупные и очень плотные капли с ограниченным стеканием.

Демонстрация неньютоновской жидкости в Universum в Мехико .

Облек на сабвуфер. Приложение силы к ублеку, в данном случае звуковыми волнами, заставляет неньютоновскую жидкость сгущаться. ^[7]

Шлам течет при низких нагрузках, но разрушается при более высоких нагрузках.