Definição de fluido não newtoniano
A non-Newtonian fluid is one whose viscosidade changes under an applied tensão de cisalhamento. Unlike a Newtonian fluid where viscosity is constant, its flow properties are not described by a linear relationship between shear stress ([latex]\tau[/latex]) and shear rate ([latex]\dot{\gamma}[/latex]). This dependency can manifest as pseudoplasticidade (a viscosidade diminui com a tensão) ou espessamento por cisalhamento (A viscosidade aumenta com a tensão).
A diferença fundamental entre fluidos newtonianos e não newtonianos reside na sua resposta ao cisalhamento. Para um fluido newtoniano, a relação é linear, definida pela lei da viscosidade de Newton: τ = μγ̇, onde μ é o coeficiente constante de viscosidade. Para fluidos não newtonianos, essa relação é não linear e pode depender do tempo. A viscosidade aparente, definida como η = τ / γ̇, não é uma constante, mas sim uma função da própria taxa de cisalhamento, η(γ̇).
Esse comportamento surge da microestrutura interna do fluido, como longas cadeias de polímeros, partículas em suspensão ou emulsões. Quando uma força de cisalhamento é aplicada, essas microestruturas podem se alinhar, deformar ou rearranjar, alterando a resistência do fluido ao fluxo. Por exemplo, em uma solução de polímero (um fluido pseudoplástico), as cadeias de polímero enroladas aleatoriamente se desembaraçam e se alinham com a direção do fluxo sob alto cisalhamento, reduzindo o atrito interno e, portanto, a viscosidade. Por outro lado, em uma suspensão concentrada como amido de milho em água (um fluido dilatante), as partículas podem se aglomerar sob alto cisalhamento, aumentando drasticamente a viscosidade.
The study of these complex flow behaviors is called rheology. Understanding a fluid’s non-Newtonian properties is critical in many industrial processes, from pumping and mixing to coating and molding, as the processing conditions directly influence the material’s behavior.
UNESCO Nomenclature: 2210
Mecânica
Precursores
- Lei da viscosidade de Isaac Newton (1687)
- Estudos sobre coloides e suspensões por Thomas Graham (década de 1860)
- Desenvolvimento de técnicas de viscosimetria
- Observações iniciais de fluxo anômalo em materiais como pastas de argila e tintas.
Aplicações
- processamento de alimentos (ex: ketchup, maionese)
- cosméticos (ex.: cremes, esmalte)
- fluidos de perfuração na indústria petrolífera
- armadura corporal líquida
- fabricação de tintas
Ideias de Inovação Potencial
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Relacionado a: fluido não-newtoniano, viscosidade, tensão de cisalhamento, taxa de cisalhamento, reologia, dinâmica de fluidos, pseudoplasticidade, dilatação por cisalhamento.