Reologia (od gr. rhéos – płynący) – dział mechaniki ośrodków ciągłych zajmujący się plastycznymi deformacjami (odkształceniami) oraz płynięciem substancji. Termin „reologia” został zaproponowany przez Eugene’a Binghama w 1920 r. pod wpływem sugestii Markusa Reinera, zainspirowanej przez słynne stwierdzenie Heraklita „panta rhei”, czyli „wszystko płynie”.
Przedmiot badań
Reologia opisuje te aspekty zachowania się ciał stałych i płynnych, w których upodabniają się one do siebie, np. ciało stałe ma cechy lepkiej cieczy. Łyżeczka wstawiona do słoika gęstego miodu zatonie po upływie kilkunastu minut. Istnieją substancje, które przypominają smołę o tak wielkiej lepkości, że tonięcie łyżeczki zajęłoby miesiące lub lata. Reologia pozwala w sposób ciągły opisywać zachowanie ciał, które wykazują cechy zarówno ciała stałego, jak i cieczy.
Reologia łączy ze sobą teorię plastyczności – czyli mechanikę ciał plastycznych i mechanikę płynów nienewtonowskich. Zajmuje się zagadnieniami związanymi z odkształceniami i płynięciem rzeczywistych, spotykanych w praktyce materiałów – od stopów metali po rozrzedzone ciecze – takie jak np. piana. Poniższa tabelka pokazuje relację między innymi działami mechaniki a reologią:
Mechanika ośrodków ciągłych Mechanika ciał stałych odkształcalnych Teoria sprężystości Teoria plastyczności Reologia Mechanika płynów Płyn nienewtonowski Płyn newtonowski
Reologia zajmuje się takimi ciałami jednorodnymi lub niejednorodnymi jak: pasty, breje, szlamy, pulpy, emulsje, zawiesiny ziarniste i włókniste, mieszanka betonowa, młody beton i inne masy ceramiczne, kremy, farby, kleje, lakiery, żywice, smoły, kity, grunty ziemne, skały, nieskonsolidowane osady geologiczne, ciekłe kryształy, tworzywa sztuczne, roztwory polimerów, płyny fizjologiczne (jak krew), metale w podwyższonej temperaturze, piany czy substancje sypkie o pewnych cechach cieczy.
Jednym z najważniejszych zagadnień w reologii jest empiryczne ustalanie związków konstytutywnych, czyli zależności między naprężeniem mechanicznym i wywołanym przez to naprężenie odkształceniem jako funkcji czasu. Techniki umożliwiające tego rodzaju pomiary są ogólnie nazywane reometrią. Uzyskane w eksperymentalny sposób zależności są następnie uogólniane w formie klasyfikacji reologicznej materiałów i związanymi z nią modelami matematycznymi, których podstawą są czasami modele zachowań cząsteczek w tego rodzaju materiałach.
W szczególności reologia zajmuje się takimi zagadnieniami jak: zmiennymi relacjami między naprężeniem i odkształceniem jako funkcją czasu zmienną lepkością odrywaniem i mieszaniem się cząstek substancji poddawanych naprężeniom układaniu się substancji względem podłoża lub naczynia prędkością tłoczenia substancji formowaniem jej powierzchni.
Reologia ma największe znaczenie w naukach inżynieryjnych oraz w pewnym stopniu również biomedycznych, np. hemoreologia zajmuje się reologią krwi i innych cieczy ustrojowych człowieka.
Zasadnicze postulaty reologii (Axioms of Rheology) wprowadzone przez Reinera: Każde ciało, nie posiadające wewnątrz porów lub próżni, zachowuje się pod obciążeniem izotropowym jako ciało idealnie sprężyste. Każdy rzeczywisty materiał posiada wszystkie bez wyjątku właściwości reologiczne, aczkolwiek w różnym stopniu. Równanie reologiczne ciała prostszego można uzyskać z równania reologicznego ciała bardziej złożonego przez przyrównanie do zera działania odpowiednich parametrów ciała złożonego.
Zobacz też stan skupienia materii tiksotropia pełzanie relaksacja
Przypisy
Linki zewnętrzne Czasopisma naukowe zajmujące się reologią Applied Rheology Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics
Rheologica Acta
*