ikke-newtonsk væske

En væske ligger mellom to plater som beveger seg i forhold til hverandre fordi det virker en kraft F.
av . CC BY SA 3.0

En ikke-newtonsk væske er en væske der viskositeten er avhengig av hastigheten væsken beveger seg med. Dette er i motsetning til newtonske væsker, der viskositeten er uavhengig av hastigheten.

Faktaboks

Uttale
-njˈu:tənsk –

Væske i bevegelse mellom plater

Dersom man blander maisenna i litt vann, ser det ut som en hvilken som helst relativt tyntflytende væske (øverst). Påtrykker man skjærspenninger i væsken, vil væsken bli mye mer tyktflytende og oppfører seg nesten som et fast stoff (nederst). Stivelse i vann er skjærtykkende.
av . CC BY SA 3.0

For å illustrere hva som karakteriserer ikke-newtonske væsker, tenker vi oss en væske plassert mellom to parallelle plater. Det virker en tiltrekningskraft på væsken fra platene, slik at på molekyl-nivå vil væskelagene nær overflaten på platene være nesten i ro i forhold til platene. På grunn av denne tiltrekningskraften, og fordi det også virker tiltrekningskrefter mellom væskemolekyler, vil væsken motsette seg relativ bevegelse mellom platene. Man må derfor anvende en kraft for å sette den ene platen i bevegelse i forhold til den andre.

Dersom platene har areal A og det brukes en kraft F for å dra platene sidelengs, vil skjærspenningen være definert som τ=F/A. Den relative hastigheten platene har når de forskyves sidelengs kaller vi skjærhastigheten v. Skjærraten er definert som den relative hastigheten dividert med avstanden mellom platene, altså r=v/L.

Viskositet får ofte det greske symbolet η (eta), og er definert som forholdet mellom skjærspenning og skjærrate, altså η=τ/r. Når viskositeten ikke forandrer seg med hastigheten den ene platen beveges med, sier vi at væsken er newtonsk. Dersom viskositeten avhenger av hvor hurtig platen forflyttes, er væsken ikke-newtonsk.

Viskositeten avhenger også av temperaturen, og det er mulig for en væske å for eksempel skifte fra å være ikke-newtonsk til å bli newtonsk ved oppvarming.

Forskjellige typer væsker

Tre forskjellige typer væsker.
av . CC BY SA 3.0

Ulike væsker oppfører seg typisk på en av tre ulike måter:

  1. For mange væsker, slik som vann eller lette hydrokarboner, er det en tilnærmet lineær sammenheng mellom skjærspenning og skjærrate. Slike væsker kalles newtonske væsker etter Isaac Newton, og har en viskositet som bare er avhengig av temperaturen, ikke skjærraten.
  2. Væsker som blir mer tyntflytende når de utsettes for skjærspenning kalles skjærtynnende. Dette er ikke-newtonske væsker. Eksempel på en slik væske er maling, som blir tyntflytende når man rører om, og dermed påtrykker en skjærhastighet, i malespannet. Det at maling er skjærtynnende gjør det lettere å blande malingkomponenter sammen. Når malingen er på kosten anvendes den på en overflate mens den påtrykkes en skjærspenning. Malingen blir derfor tyntflytende når den anvendes, i tillegg til å også danne en minimal kontaktvinkel med overflaten den skal anvendes på for optimal væting. Når malingen har lagt seg på overflaten, penselen er fjernet og den påtrykte skjærspenningen er borte, blir malingen igjen tyktflytende for at den ikke skal dryppe.
  3. Væsker som blir mer tyktflytende når de utsettes for skjærspenning kalles skjærtykkende væsker. Dette er også ikke-newtonske væsker. Eksempel på slike væsker er kvikksand og stivelse blandet i vann. Dersom man sitter fast i en slik væske bør man bevege seg så sakte som mulig slik at viskositeten holder seg lav og man har mulighet til å forflytte seg.

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg