Fyzmatik | NeNEWTONOVSKÁ KAPALINA

Vedle newtonských kapalin existují i kapaliny složitější, které se Newtonovým zákonem neřídí. Označují se proto jako nenewtonovské kapaliny a jsou to např. roztoky a taveniny polymerů, suspenze, různé pasty apod.
Platí pro ně analogicky s Newtonovým zákonem rovnice:t = h . D

kde h je ovšem tzv. zdánlivá viskozita, která není látkovou konstantou, ale závisí na rychlosti deformace nebo tečném napětí.

Základní typy nenewtonských kapalin jsou:

1) Pseudoplastické kapaliny, jejichž zdánlivá viskozita se s rostoucím gradientem rychlosti zmenšuje. Podle průběhu tokové křivky se někdy rozlišují dvě podskupiny: pravépseudoplastické kapaliny a strukturně viskozní kapaliny u nichž lze stanovit dvě limitníhodnoty zdánlivé viskozity. Jsou to např. roztoky a taveniny polymerů, roztoky mýdel a detergentů, některé suspenze apod. Z technického hlediska je pseudoplasticitazpravidla vítanou vlastností poněvadž snižuje energetickou náročnost při míchání, toku kapalin potrubím apod.

2) Dilatantní kapaliny, jejichž zdánlivá viskozita roste s rostoucím gradientem rychlosti. Toto chování je poměrně řídké a bylo pozorováno v některých vysoce koncentrovaných suspenzích (např. v PVC plastisolech). Poněvadž zpravidla komplikuje technologické procesy je žádoucí dilataci pokud možno potlačit změnou složení.

3) Binghamské kapaliny, tj. kapaliny s plastickou složkou deformace u nichž dochází k toku až po překročení určitého prahového smykového napětí, tzv. meze toku (kluzu). Patří sem např. koncentrované průmyslové a odpadní (splaškové) kaly, kašovité suspenze křídy a vápna aj.

Rovněž u pseudoplastických a dilatačních kapalin může existovat varianta s mezním smykovým napětím.Typické plastické chování vykazují např. zubní pasty, čokoláda, rtěnky aj.

Existují také kapaliny s časově závislou složkou deformace, které mění zdánlivou viskozitu s dobou působení napětí.

První video nám názorně popisuje, jak si pomocí vody a kukuřičného škrobu takovou nenewtonovskou kapalinu vyrobíme. Pokud budeme do ní pomalu strkat prst nebo lžičku, tak se nic zvláštního neděje, prst nebo lžička se dostane snadno až ke dnu nádoby. Pokud ale tentýž pokus provedeme mnohem rychleji, pak pocítíme, jak nás najednou zpevněná hladina takové kapaliny nepustí dovnitř. Také při rychlém vytažení prstu z této kapaliny se kapalina doslova přilepí k prstu a zvedáme ji i s celou nádobkou.

Tato zvláštní kapalina při tlaku nebo úderu vykazuje zajímavé vlastnosti... Nejde však zde o povrchové pnutí, ale o to, že při prudkém nárazu do sebe v kapalině naráží rozptýlené mikročástice a kladou řádově větší mechanický odpor, než když se do té emulce něco pomalu zanořuje.

Na dalším videu pak můžeme sledovat nadšence, kteří si takovouto kapalinou naplnili bazén a udivují diváky svým zběsilým pobíháním po její dostatečně pevné hladině. Běda však, pokud jejich pohyb není dostatečně dynamický...