Reoloogia

Reoloogia on mehaanika haru, mis tegeleb keskkonna (selle terminiga haaratakse tahkiseid ja vedelikke) deformeerumise ja voolamisega. Reoloogia on tuletatud kreekakeelsetest sõnadest "rheo" (voolama) ja "logos" (teadus). See valdkond uurib, kuidas materjalid alates vedelikest kuni pehmete tahkisteni, reageerivad rakendatud jõududele ja pingele. Reoloogia on oluline mitmesuguste ainete käitumise mõistmisel erinevates tingimustes, pakkudes ülevaadet nende ja voolu- ja mehaanilistest omadustest. Reoloogia eesmärgiks on uurida stressi, deformatsiooni ja aja jooksul toimunud materjali deformatsiooni suhete vahet. Reoloogiat kasutatakse mitmesugustes tööstusharudes, sealhulgas toiduainetööstuses, farmaatsias, kosmeetika tööstuses ja materjaliteaduses. Ainete uurimise kaudu optimeeritakse protsesse, et kavandada uusi materjale ja tagada toote kvaliteet.
 Ajalugu 
1678. aastal arendas Inglise füüsik Robert Hooke välja elastsusseaduse (ing True Theory of Elasticity), mida tuntakse Hooke'i seadusena. Selles teoorias tegi ta ettepaneku, et "mis tahes vedru võimsus on samas proportsioonis selle pingega", ehk kui kahekordistada pinget, kahekordistakse ka pikendust. See moodustab klassikalise (lõpmatu väikese deformatsiooni) elastsuse teooria põhieelduse.

1687. aastal avaldatud raamatus "Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica" pööras Isaac Newton tähelepanu vedelikele ja esitas järgmise hüpoteesi: “Takistus, mis tuleneb vedeliku osade libeduse puudumisest, kui muud asjaolud on võrdsed, on võrdeline kiirusega, millega vedeliku osad üksteisest eralduvad”. Seda libeduse puudumist nimetame nüüd viskoossuseks.

Termini reoloogia võttis kasutusele Lafayette'i kolledži professor Eugene C. Bingham 1920. aastal kolleegi Markus Reineri ettepanekul. Reoloogiat kasutati esmalt vedelike voolu ja tahkete ainete deformatsiooni kirjeldamiseks, eriti selliste ainete puhul, millel on keeruline mikrostruktuur, näiteks muda, suspensioonid, polümeerid, samuti klaasimoodustajad nagu silikaadid. Reoloogilised meetodid on rakendatavad mitmesuguste ainete gruppide puhul, hõlmates paljusid toiduaineid ja lisandeid, samuti kehavedelikke nagu veri ning muud bioloogilist materjali. See on eriti kasulik pehmete ainete, näiteks toidu omaduste kirjeldamisel.

 Instrumendid 
Tavalised instrumendid, mis on võimelised mõõtma vedelate ja pooltahkete ainete põhilisi reoloogilisi omadusi, võib jagada kahte üldkategooriasse: pöörlemistüüp ja tuubi tüüp. Pöörlemistüübi alla kuuluvad paralleelplaadi, kontsentriline silinder, mikser, koonus ja plaadi reoloogilised instrumendid. Tuubi tüübi alla kuuluvad klaasist kapillaar, kõrgsurve kapillaar ja torutüüpi reoloogilised instrumendid.

 Reoloogia rakendused 
Reoloogia, mängib olulist rolli mitmetes valdkondades, pakkudes teadmisi tootearendajatele ja kvaliteedikontrollijatele. 
Konkurentsianalüüs:

Konkurentide toodete reoloogilise analüüsi läbiviimine võimaldab põhjalikku võrdlust. Konkurentide toodete omaduste teadmine aitab paremate toodete väljatöötlemiseni jõuda.

 Parima partiipildi mõõtmine: 
Reoloogia aitab jäädvustada ideaalse partiiga seotud omadused, luues võrdluspunkti peamiste tooteomaduste jaoks.

 Kulutõhusate koostisosade sõelumine: 
Reoloogilised mõõdikud, nagu yield stress ja viskoossuse parameetrid, on efektiivsed vahendid odavamate koostisosade mõju hindamisel juba kehtestatud koostisele. See aitab tagada, et odavamad alternatiivid ei ohusta toote kvaliteeti.

 Viskoossuse ehitusprofiilid: 
Reoloogia põhjal viskoossuse ehitusprofiilide loomine pärast tootmist aitab teha informeeritud otsuseid seoses ladustamise ja lõpliku pakendamisega. See vähendab töötlemis-, täitmise- ja kvaliteedikontrolliprobleeme.

 Termilised ja deformatsiooni testid: 
Reoloogilised profiilid enne ja pärast termilisi ning deformatsiooni testide läbiviimist suurendavad usaldust koostise stabiilsuse osas toote vananemisuuringute varajases staadiumis. Temperatuuritsüklitest saab tuvastada pöörduvaid ja pöördumatuid muutusi tootes.

 Jahutusrežiimi mõju analüüs: 
Termoreoloogilised uuringud aitavad tootearendajatel ennustada ja hallata jahutusrežiimide mõju lõpp-produkti reoloogiale.

 Pakendi valimine: 
Tootereoloogia mõjutab oluliselt pakendi tühjendamist, valamist, pihustamist ja pigistamist. Toote reoloogia profiili mõistmine aitab teha informeeritud otsuseid pakendi kohta.

 Katte- või deposiitprotsessi profiilimine: 
Reoloogia on oluline katte- või deposiitprotsesside profiilimisel. Need profiilimised aitavad tootjatel saavutada ühtlase katte ilma defektideta ning tagavad katte püsimise pinnal.

 Vaata veel 

 Viskoosus
 Elastsus
 Elastsusmoodul
 Deformatsioon

Viited

Kategooria:Füüsika
Kategooria:Pideva keskkonna mehaanika