Un reómetro acústico emplea un cristal piezoeléctrico que puede lanzar fácilmente una ola sucesiva de extensiones y contracciones en el fluido . Aplica una tensión extensional oscilante al sistema. La respuesta del sistema se puede interpretar en términos de reología extensional .
- Esta interpretación se basa en un vínculo entre reología cortante , reología extensional y acústica . La relación entre estas disciplinas científicas fue descrita en detalle por Litovitz y Davis en 1964. [1]
Es bien sabido que las propiedades del fluido viscoelástico se caracterizan en la reología de corte con un módulo de corte G , que vincula el esfuerzo cortante T ij y la deformación cortante S ij
Existe una relación lineal similar en reología extensional entre el esfuerzo extensional P , la deformación extensional S y el módulo extensional K :
Análisis teórico Detalle indica que la propagación de sonido o ultrasonido a través de un fluido viscoelástico depende tanto de módulo de cizalla G y el módulo extensional K ,. [2] [3] Es conveniente introducir un módulo longitudinal combinado M :
Existen ecuaciones simples que expresan el módulo longitudinal en términos de propiedades acústicas, velocidad del sonido V y atenuación α
El reómetro acústico mide la velocidad del sonido y la atenuación del ultrasonido para un conjunto de frecuencias en el rango de megahercios . Estos parámetros medibles se pueden convertir en componentes reales e imaginarios del módulo longitudinal .
- La velocidad del sonido determina M ', que es una medida de la elasticidad del sistema . Se puede convertir en compresibilidad de fluidos .
- La atenuación determina M ", que es una medida de las propiedades viscosas, disipación de energía . Este parámetro se puede considerar como viscosidad extensional
- En el caso de la atenuación del líquido newtoniano se obtiene información sobre la viscosidad volumétrica . La ley de Stokes (atenuación del sonido) proporciona una relación entre la atenuación , la viscosidad dinámica y la viscosidad volumétrica del fluido newtoniano.
Este tipo de reómetro funciona a frecuencias mucho más altas que otros. Es adecuado para estudiar efectos con tiempos de relajación mucho más cortos que cualquier otro reómetro.
Referencias
- ^ Litovitz, TA y Davis, CM en "Acústica física", Ed. WPMason, vol. 2, capítulo 5, Academic Press , NY, (1964)
- ^ Morse, PM e Ingard, KU "Acústica teórica", Princeton University Press (1986)
- ^ Dukhin, AS y Goetz, PJ "Caracterización de líquidos, nano y micropartículas y cuerpos porosos mediante ultrasonido" , Elsevier, 2017 ISBN 978-0-444-63908-0
Ver también
- Reología