Newtonyen Olmayan Sıvı ve Pratik Eldesi; Hayatımızın her noktasında bulunan akıskanlar Akıcı olmasını istediğim ilk yazı konum reoloji (fiziksel mekaniğin, yoğunlasmıs maddenin akısını inceleyen bilim dalı) bilimi, biraz fizik, biraz kimya ve çokça hayatı içeren bir yazı! Soluduğumuz hava, içtiğimiz su; yani sıvılar ve gazlar hepsi birer akıskandır. Reoloji bilimi ana konusu akıskanlar; Newtonyen (Newtonian) ve Newtonyen olmayan (non-Newtonian) akıskanları incelemektedir. Bu yazı sonunda biz de bir Newtonyen olmayan sıvı elde edeceğiz. Ama önce bu sıvının özelliklerini biraz tanıyalım. Viskozite [1,2]; akmaya direnç gösteren moleküler çekimin sebep olduğu bir akıskanın (içsel) iç sürtünmesidir. Bu tanımdan sonra bütün akıskanların moleküler arası etkilesmeler (itme ve çekme kuvvetleri, sürtünmeler) yüzünden viskoziteye sahip olduğu açıklanabilmektedir. Yani viskozite akıskanların akmasını durdurmak isteyen bir engelleyicidir de diyebiliriz. Peki, bu viskozite herhangi bir etken ile değisir mi? Sıvılarda sıcaklığın arttırılmasıyla viskozite azaltılabilmektedir. Fakat bu azalma hızı da giderek düsmektedir. Bunun açıklamasını da su sekilde yapabiliriz. Sıvı molekülleri arasında gaz moleküllerine göre daha az, katı moleküllerine göre de daha fazla bosluk bulunmaktadır. Akmakta olan sıvı bu bosluklara doğru hareket etmekte ve bunun için de aktivasyon enerjisine ihtiyaç duymaktadır. Sıcaklık da gerekli olan bu aktivasyon enerjisini sağlamakta ve sıvının akıskanlığını artırmakta, viskozitesini azaltmaktadır. Viskozitenin sıcaklıkla değisimi asağıdaki bağıntı ile verilmektedir. η = A.eB/RT B:Akısa ait aktivasyon enerjisi, A:Akıskan ile ilgili sabit, T:Mutlak sıcaklık Artan basınçla sıvıların viskozitesi artar. Çünkü sıvı molekülleri arasındaki bosluk azalacak, moleküller hareket edecek nokta bulamayacak duruma gelecektir. Viskozite ile ilgili bu tanımlardan sonra, Newton’un viskozite kanununa değinerek Newtonyen ve Newtonyen olmayan sıvılar hakkında gerekli açıklamaları yapalım: γyz =F/A = -η dVx /dy (Newton’un Viskozite Kanunu) γyz: y eksenine dik düzlem üzerinde x yönündeki teğetsel gerilim (x momentumunun y yönündeki akısı ) (kayma gerilimi) η= Orantı katsayısı, (mutlak, dinamik) viskozite dVx/dy: Hız gradienti Bu kanuna uyan akıskanlara Newtonyen (Newtonian) akıskanlar, uymayanlara ise Newtonyen olmayan (non-Newtonian) akıskanlar denilmistir. Sonuç olarak reoloji bilimi gıda mühendisliğinde, katı sıvı karısımların ayrılmasında, çimento, boya, insaat, gübre, petrokimya, kozmetik, ilaç gibi birçok alanda maddenin davranıslarını inceleyen önemli bir bilim dalıdır. Proses tasarımı için maddenin reolojik davranıslarının bilinmesi gerekmektedir. Bu baslıkta reoloji bilimi ve akıskanların viskozitesi ile ilgili bilgi verilmeye çalısılmıstır. Umarım birazdan yapacağımız eğlenceli sıvıyı biraz da olsa tanımıssınızdır. Non–Newtonyen sıvı nasıl yapılır? Uygulayacağımız bu deneyde mısır nisastası ve su ile Newtonyen olmayan sıvı yapılacaktır. Maddemiz üzerine basınç uygulandığında katı gibi davranacak, üzerindeki basınç kaldırıldığında ise sıvı gibi davranacaktır. Bu sıvının viskozitesinin iyi bir tanımı olmadığı anlamına gelmemektedir. Çünkü matematiksel olarak bu sıvının viskozitesini tanımlayabiliyoruz. Bu sıvının viskozitesi, akma hızının fonksiyonu seklinde tanımlanmıstır. Söyle ki; akmayı artırdığınızda sıvı daha fazla viskoz davranıs göstermektedir. Deney için gerekli malzemeler: -Mısır nisastası -Su -Kap (içinde malzemelerin karıstırılacağı) Karıstırıcı (Kasık vb.) -Buz -Dondurucu -Mikrodalga Karıstıralım! Büyük bir kase içine su koyunuz. Daha sonra mısır nisastası ekleyiniz. Ne kadar fazla yapmak istiyorsanız, o kadar çok mısır nisastasına ihtiyacınız olacak. Đsterseniz bir havuz bile doldurup üstünde yürüyebilirsiniz. Karıstırırken zorlanacak kadar mısır nisastası eklemeye devam ediniz. Karıstırdığınız sıvı bir yumusaklığa sahip olacaktır.Bu yumusaklığın farkını karıstırırken göreceksiniz. Yaptık Galiba? Karısımı kendi basına bir süreliğine bırakırsanız, kendi kendine 2 faza ayrıldığını fark edecek ve katı fazın kabın dibinde toplandığını göreceksiniz. Bu karısımı basitçe Newtonyen olmayan sıvı kıvamını kazanıncaya kadar tekrar karıstırın.Karıstırma islemiyle homojen bir sıvı elde edeceğiz..Ve videolarla anlatılanları pekiştirelim
Reolojiyi bildiğim ancak newtonyan olmayan sıvıları bilmediğim bir konuymuş. Bugün eğitimde öğrendim ve burda paylaşmak istedim iPhone5 'den Tapatalk aracılığı ile gönderildi
Kayma gerilmesi ve kayma hizi arasinda dogru oranti olup viskoziteleri sabittir diyebiliriz. Bu sivilar Newtonian akiskanlardir. Bu kurala uymayan akiskanlar non Newtonian akiskanlardir. Uc tur non Newtonian akis karakteri vardir. Bunlar dilatant, pseudoplastik ve bingham plastik tir. Dilatant akiskanlarda kayma hizi arttikca viskozite artar, ornegin sulandirilmis nisasta. Pseudoplastikler de kayma hizi arttikca viskozite azalir, ornegin boyalar. Bingham plastik ise belli bir kayma gerilimine kadar akmaya karsi koyarlar ve sonrasinda akiskan ozellik gosterirler, ornegin mayonez. Dilatant malzemelere endustriyel olarak guzel bir uygulama var. www.d3o.com adresinden inceleyebilirsiniz nasil faydali bir malzeme oldugunu.
