كيف تقاس لزوجة السائل غير نيوتوني

تتحدد لزوجة السوائل غير النيوتونية تبعا للجهد الذي تتعرض له، ويتم قياسها باستخدام مقياس معين وهو مقياس اللزوجة SRV.

ويتمتع مقياس SRV بمعدل قص يكون أعلى بكثير من أغلب أجهزة قياس اللزوجة الدورانية واللزوجة الشعيرية وكوب التدفق، ولذلك فإنه غالبًا ما يظهر مقياس SRV لزوجة تكون مختلفة اختلافًا جوهريًا عن أداة دوران المختبر.

وإنه في العادة تظهر حلول بعض أنواع المنظفات المركزة، مثل أنواع من الشامبو، وكذلك سوائل غسل الصحون، وملينات الأقمشة، سلوك ترقق القص.

ويكون ذلك حينما يتم استخدام مقياس اللزوجة الدوراني، مثل مقياس Brookfield DV لقياس اللزوجة، وإن اللزوجة المشار إليها تنخفض مع زيادة سرعة دوران المغزل.

ملاحظة هامة: عندما يتم استخدام تقييم (Rheonics SRV) لقياس مضمن معين، فإنه من الضروري أن يتم تشغيل SRV تحت ظروف العملية الفعلية.

وإنه من المفروض أن يتم وضع مقياس SRV، في خط المعالجة الذي يتدفق فيه المنتج، وكذلك فإنه يتم تسجيل اللزوجة، وتسجيل درجة الحرارة في أثناء تشغيل خط المعالجة.

وإنه من الضروري للغاية أيضا أن لا يتم تقييم SRV بناءً على قياسات ثابتة.

وهناك فرق بينها وبين السوائل النيوتونية، والتي تتحدد لزوجتها تبعا لدرجة الحرارة، وكذلك  للضغط الذي تتعرض له.

وسوف أبين لك العديد من الفروقات بين السوائل نيوتونية، والسوائل غير نيوتونية غير فرق تحديد اللزوجة بشكل تفصيلي فيما يلي:

بشكل بسيط إن السوائل النيوتونية، كالمياه يكون تدفقها بشكل أسرع أو أبطأ، وإن ذلك يعتمد على درجة الحرارة، ولكن في وقت أن السوائل الغير النيوتونية سوف تتصرف كالمواد الصلبة، وذلك إذا تم "صفعها" أو "لكمها"، وأنها سوف تبدأ بعملية التحول إلى الحالة السائلة، إذا لم تتعرض لأي جهد معين، وإن ذلك يكون بغض النظر عن درجة الحرارة.

أي أن المائع من النوع غير النيوتوني هو عبارة عن مائع معين، لا يخضع لقانون اللزوجة لنيوتن، ولكن فإنه في الموائع غير النيوتينية، فإن اللزوجة في العادة تتأثر بالقوى المعينة التي تكون مسلطة عليها، فإنها تغير من حالتها الفيزيائية، حتى تصبح بذلك أكثر سيولة أو أكثر صلابة.

وعلى سبيل المثال، فإن مادة الكاتشب تصبح سائلة عندما تقوم برجّها، وبناءا على ذلك فإن الكاتشب هو عبارة عن مائع غير نيوتوني.

وإن بعض الأنواع من محاليل الأملاح ومن المبلمرات المنصهرة تكون كذلك، وهي عبارة عن موائع تكون غير نيوتونية أيضا. 

ومن الأمثلة على ذلك: العسل، الكاسترد، معجون الأسنان، الدم، الطلاء، الشامبو (سائل الإستحمام)، والنشا.

وفي الغالب، تعتمد لزوجة الموائع غير النيوتونية على تاريخ معدل القص، أو أنها تعتمد على معدل القص.

وأيضا فإنه في الموائع النيوتونية، تكون العلاقة بين قوة القص، وكذلك معدل القص هي علاقة خطية، ويمثل ميل هذ الخط معامل اللزوجة.

وفي الموائع غير النيوتونية، فتكون العلاقة بين جهد القص، وبين معدل القص مختلفة.

وإن المائع غير النيوتوني يمكن أن تتأثر اللزوجة له بالزمن، وبالتالي فإنه لا يمكن أن يتم تحديد ثابت معامل لكثافته.

وأيضا فإن مفهوم اللزوجة في الغالب يستخدم في مواضيع ميكانيا الموائع، وإن ذلك يكون لوصف خصائص القص للمائع، وهي من الممكن أن تكون غير كافية لأن يتم وصف الموائع غير النيوتونية.

ولذلك فإنه من المفضل أن تتم عملية دراستهم عن طريق خصائص انسيابية مختلفة أخرى، وهي التي تضع الجهد، وتضع معدل الإجهاد كذلك تحت ظروف جريان مختلفة، والتي تقاس بواسطة استخدام معدات مختلفة، أو باستخدام جلفانوميتر.

والآن، فأريد أن أعلمك أن هناك نظريتان تقومان بتفسير السبب الذي تتصرف لأجله السوائل من النوع غير النيوتونية بهذا الشكل، وهناك أيضا  نموذج من التفاعلات الهيدروديناميكية التي تكون قائمة على التليين، وكذلك نظرية قوة تماس الاحتكاك.

حيث أن النموذج الهيدروديناميكي يقترح أن عملية الارتطام، تقوم بإجبار جزيئات السائل على أن يتكتل في عدة مجموعات، وتُسمى تكتلات مائية (hydroclusters). 

وإنه كلما كان مقدار القوة التي يتعرض لها السائل أكبر، فإن التكتلات تنقبض، وبالتالي يصبح السائل أكثر لزوجة، وبالتالي فإن هذا السائل يخرج من التكتلات، وهو الأمر الذي يعمل على خلق طبقة تشحيم تكون أرق، وكذلك تفصل بين الجزيئات، ويجعل التكتلات التي تكون منتشرة أكثر جموداً.

وأما بالنسبة إلى النظرية الأخرى فإنها تقول: إن الاحتكاك الذي يكون بين الغرويات المعلقة في السائل، يتم إجبارها على البقاء في مكانها، وحتى أنها أيضا تصبح قريبة للمواد الصلبة أكثر منها إلى السوائل المتدفقة.

وإن الدراسة التي قد نُشرت في دورية معينة فإنها تشير إلى أن كلا النموذجين بالأساس هو شيء صحيح، ولكن إن القوة الرئيسية الدافعة لهذه السوائل، فإنها هي عبارة عن نموذج تماس الاحتكاك، وذلك مع اعتبار أن النموذج الهيدروديناميكي يأخذ دوراً داعماً. 

وإن الهيدروديناميكا تكون عبارة عن القوة الدافعة، وذلك يكون عندما يكون هنالك جسيمات أقل، وكذلك عندما يكون السائل أقل كثافة، وذلك إلى نقطة معينة؛ إذ أنه سوف يحدث انتقالٌ معين، ويكون خفي، لنموذج تماس الاحتكاك.

وإن هذا هو دليل قطعي آخر على أن هناك الكثير من الأمور التي تنتظر منا اكتشافها، سواء أذا كان ذلك بين النجوم، أو إذا كان كامناً في خصائص العديد من السوائل التقليدية الغريبة.