علم الجريان

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
(بالتحويل من ريولوجيا)
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث
ميكانيكا الأوساط المتصلة
BernoullisLawDerivationDiagram.svg


عرض · نقاش · تعديل

علم الجريان[1] (باللاتينية: Rheologia) أو الريولوجيا أو علم الصلب سائلية[2] أو إوالة الحالة[3] فرع من علم الإوالة يُعنى بحالات المادة وما يحدث فيها من حيث اللزوجة والتمدد والتلدن بتأثير العوامل الخارجية.

وهو ذلك الجزء من الميكانيكا الذي يتناول العلاقة بين القوة والتشوه في الأجسام المادية. وطبيعة هذه العلاقة تعتمد على المواد التي يتشكل منها الجسم.

وقد اصطلح تمثيل سلوك التشوه للمعادن وغيرها من المواد الصلبة عن طريق نموذج يسمى المادة الصلبة المرنة الهوكية أو الخطية (يمثل خاصية المرونة) وتلك للموائع عن طريق نموذج المائع النيوتني أو ذو اللزوجة الخطية (يمثل خاصية اللزوجة).

هذه النماذج الكلاسيكية غير كافية لوصف سلوك التشوه غير الخطي والمتعلق بالزمن، الذي يلاحظ في بعض الأحيان. فالسلوك الريولوجي يلاحظ بسهولة ولا سيما في المواد التي تحتوي على جزيئات البوليمر التي تحتوي عادة على الآلاف من الذرات في الجزيء الواحد، على الرغم من أن هذه الخصائص تظهر أيضا في بعض التجارب على المعادن، والزجاج، والغازات.

و علم الجريان ليس ذو أهمية لعلماء الرياضيات والفيزياء فحسب، والذين يعتبرونه كجزء من ميكانيكا الأوساط المستمرة، بل ذو أهمية للكيميائيين والمهندسين أيضًا المتعاملين مع هذه المواد. وهو ذو أهمية خاصة في اللدائن والمطاط، والأغشية (الأفلام)، وصناعة الطلاء.

هذه المقالة تتعامل مع ثلاثة نماذج غير كلاسيكية:

اللدونة، والتي تعتبر مهمة في المعادن، نادرًا ما تدرس من قبل مختصي علم الجريان.

و يطبق علم الجريان على المواد ذات البنى المعقدة، وتشمل الطين، الحمأ، المستعلق، المكوثرات (البوليمرات)، العديد من الأغذية (العسل)، والسوائل الحيوية في الجسم البشري، ومواد أحيائية أخرى. لا يمكن توصيف تدفق هذه المواد بقيمة وحيدة للزوجة (عند درجة حرارة ثابتة[4])- فاللزوجة تتغير بسبب عوامل أخرى. فمثلا، لزوجة صلصة الطماطم (كتشب) تنقص عندما نخضها، بينما لزوجة الماء تبقى ثابتة.

ومنذ أن وضع نيوتن مفهوم اللزوجة، سميت دراسة لزوجة العديد من الموائع بميكانيكا الموائع اللا نيوتنية[5].

الجوانب النظرية لعلم الجريان هي علاقة سلوك التدفق / التشوه للمواد وبنيتها الداخلية (مثل التوجه والاستطالة من جزيئات البوليمر)، وسلوك التدفق / التشوه للمواد التي لا يمكن وصفها بميكانيكا الموائع الكلاسيكية أو المرونة.

مجال تطبيقات الريولوجيا[عدل]

من الناحية العملية، تعتني الريولوجيا أساسًا بتغطية سلوك المواد الذي لا يمكن وصفه بالنظريات التقليدية كالمرونة أو ميكانيكا الموائع النيوتنية. كما أنها تعتني بالتنبؤ بالسلوك الميكانيكي (على مستوى ميكانيكا الأوساط المتصلة) اعتمادًا على البنية المجهرية أو النانوية للمادة، مثلا، حجم الجزيء وهيكلة المكوثر في المحلول، أو توزع حجم الجزيء (particle size distribution) في المستعلق.

تجري المادة عندما تتعرض للإجهاد. وهناك أشكال للإجهاد[6] واستجابة المادة لها تكون متنوعة أيضًا، والعديد من الريولوجيا النظرية تعنى بالقوى والإجهادات[5].

ميكانيكا الأوساط المتصلة ميكانيكا الأجسام الصلبة أو مقاومة المواد المرونة
اللدونة الريولوجيا
ميكانيكا الموائع موائع لا نيوتنية
موائع لا نيوتنية

المراجع[عدل]

  • McGraw-Hill Encyclopedia of Science & Technology, 10th Edition
  1. ^ الهيئة الذرية السورية
  2. ^ مجمع اللغة العربية في القاهرة
  3. ^ قاموس المنهل، د.سهيل إدريس، قاموس فرنسي-عربي، دار الأدب، بيروت، 2001 - وتصبح النسبة إليها إوالي حالاتي
  4. ^ لزوجة الموائع تتغير عادة مع تغير درجة الحرارة، وقد تتغير مع تغير عوامل أخرى يدرسها علم الجريان
  5. ^ أ ب W. R. Schowalter (1978) Mechanics of Non-Newtonian Fluids Pergamon ISBN 0-08-021778-8
  6. ^ مثلا، إجهاد القص، وإجهاد الشد

ل