Lưu biến học

Lưu biến học là một nhánh của vật lý nghiên cứu sự biến dạng và dòng chảy của vật liệu, bao gồm cả chất rắn và chất lỏng. Thuật ngữ này, bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp rhéō có nghĩa là “dòng chảy”, được đặt ra vào năm 1929 bởi Eugene Bingham, người cũng thành lập Hiệp hội Lưu biến học ở Hoa Kỳ. Lưu biến học rất cần thiết trong việc hiểu cách vật liệu phản ứng với các lực tác dụng, đặc biệt là trong các hệ thống phức tạp nơi động lực học chất lỏng Newton truyền thống không áp dụng

Các khái niệm chính trong lưu biến học

1. Căng thẳng và căng thẳng

• Ứng suất được định nghĩa là lực tác dụng trên một đơn vị diện tích của vật liệu, thường được đo bằng pascal (Pa). Các loại ứng suất khác nhau bao gồm ứng suất cắt (song song với bề mặt) và ứng suất bình thường (vuông góc với bề mặt).
• Biến dạng đề cập đến biến dạng trải qua bởi một vật liệu để đáp ứng với ứng suất. Đây là một thước đo không thứ nguyên định lượng mức độ biến dạng của vật liệu so với hình dạng ban đầu của nó

2. Độ nhớt

• Độ nhớt là thước đo khả năng chống dòng chảy của chất lỏng. Nó có thể thay đổi đáng kể tùy thuộc vào tốc độ cắt, dẫn đến các hành vi được phân loại là Newton (độ nhớt không đổi) hoặc không phải Newton (thay đổi độ nhớt với tốc độ cắt). Các ví dụ phổ biến về chất lỏng không phải Newton bao gồm sốt cà chua và sữa chua, thể hiện hành vi cắt mỏng

3. Tính chất lưu biến

• Các phép đo lưu biến tập trung vào các thông số như ứng suất cắt, biến dạng và tốc độ cắt. Những đặc tính này giúp dự đoán cách vật liệu sẽ hoạt động trong các điều kiện khác nhau, điều này rất quan trọng trong các ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm thực phẩm, mỹ phẩm và dược phẩm

Ứng dụng của lưu biến học

Lưu biến học có nhiều ứng dụng thực tế trên các lĩnh vực khác nhau:

• Mỹ phẩm: Hiểu các đặc tính lưu biến của các sản phẩm như kem và kem dưỡng da đảm bảo kết cấu và hiệu suất ứng dụng tối ưu.
• Khoa học thực phẩm: Lưu biến của các sản phẩm thực phẩm ảnh hưởng đến kết cấu, tính ổn định và phương pháp chế biến. Ví dụ, nước sốt phải chảy tốt trong khi duy trì cấu trúc của chúng trong quá trình bảo quản.
• Dược phẩm: Trong công thức thuốc, các nghiên cứu lưu biến giúp xác định các chất sẽ hoạt động như thế nào trong quá trình chế biến và phân phối, đặc biệt là đối với thuốc tiêm

Kỹ thuật đo lường

Lưu biến là kỹ thuật được sử dụng để đo tính chất lưu biến. Các công cụ khác nhau được sử dụng:

• Máy đo độ nhớt quay: Đo độ nhớt bằng cách áp dụng mô-men xoắn đã biết cho mẫu.
• Lưu biến kế dao động: Đánh giá tính chất đàn hồi nhớt bằng cách áp dụng ứng suất dao động và đo biến dạng kết quả.
• Phân tích cơ học động: Đánh giá hành vi vật chất trong các điều kiện nhiệt độ và tần số khác nhau

Kết luận

Lưu biến học đóng một vai trò quan trọng trong cả khoa học lý thuyết và ứng dụng bằng cách cung cấp những hiểu biết sâu sắc về cách vật liệu biến dạng và chảy trong các điều kiện khác nhau. Nguyên tắc của nó là nền tảng trong các ngành công nghiệp khác nhau, từ sản xuất đến chăm sóc sức khỏe, làm cho nó trở thành một lĩnh vực nghiên cứu thiết yếu để hiểu hành vi vật chất trong các ứng dụng trong thế giới thực.