Fluido de ley de potencia

En mecánica continua , un fluido de ley de potencia , o la relación de Ostwald-de Waele , es un tipo de fluido newtoniano generalizado (fluido no newtoniano independiente del tiempo ) para el cual el esfuerzo cortante , $τ$ , está dado por

representa una viscosidad aparente o efectiva en función de la velocidad de corte (unidad SI Pa s). El valor de $K$ y $n$ se puede obtener de la gráfica de y . La línea de pendiente da el valor de $n$ $- 1$ , a partir del cual se puede calcular $n .$ El intercepto en da el valor de $K$ . ${\ estilo de texto \ log (\ mu _ {\ mathrm {eff}})}$ ${\textstyle \log \left({\frac {\u parcial}{\y parcial}}\right)}$ ${\textstyle \log \left({\frac {\u parcial}{\y parcial}}\right)=0}$

También conocida como la ley de potencia de Ostwald – de Waele ^[1]^[2], esta relación matemática es útil debido a su simplicidad, pero solo describe aproximadamente el comportamiento de un fluido real no newtoniano. Por ejemplo, si $n$ fuera menor que uno, la ley de potencia predice que la viscosidad efectiva disminuiría indefinidamente al aumentar la velocidad de corte, lo que requeriría un fluido con una viscosidad infinita en reposo y una viscosidad cero cuando la velocidad de corte se acerque al infinito, pero un fluido real tiene ambas una viscosidad efectiva mínima y máxima que depende de la química física a nivel molecularnivel. Por lo tanto, la ley de potencia es solo una buena descripción del comportamiento del fluido en el rango de velocidades de corte al que se ajustaron los coeficientes. Hay una serie de otros modelos que describen mejor todo el comportamiento del flujo de los fluidos dependientes del corte, pero lo hacen a expensas de la simplicidad, por lo que la ley de potencia aún se usa para describir el comportamiento de los fluidos, permitir predicciones matemáticas y correlacionar datos experimentales. .

Los fluidos de ley de potencia se pueden subdividir en tres tipos diferentes de fluidos según el valor de su índice de comportamiento de flujo:

Los pseudoplásticos o diluyentes por cizallamiento son aquellos fluidos cuyo comportamiento es independiente del tiempo y que tienen una viscosidad aparente más baja a velocidades de cizallamiento más altas, y generalmente son soluciones de moléculas poliméricas grandes en un solvente con moléculas más pequeñas. En general, se supone que las cadenas moleculares grandes se mueven al azar y afectan grandes volúmenes de fluido bajo cizallamiento bajo, pero que se alinean gradualmente en la dirección de cizallamiento creciente y producen menos resistencia.

Un ejemplo doméstico común de un fluido diluyente fuerte es el gel para peinar, que se compone principalmente de agua y un fijador como un copolímero de acetato de vinilo/vinilpirrolidona (PVP/PA). Si uno sostuviera una muestra de gel para el cabello en una mano y una muestra de jarabe de maíz o glicerina en la otra, encontraría que el gel para el cabello es mucho más difícil de quitar de los dedos (una aplicación de bajo esfuerzo cortante), pero que produce mucha menos resistencia cuando se frota entre los dedos (una aplicación de alto cizallamiento). ^[3]