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3. METHODEN UND APPARATUREN 48
3. METHODEN UND APPARATUREN
3.1. Rheologie
(96, 97, 98, 99)
Die Rheologie ist die Wissenschaft der Deformation und des Fließverhaltens v.a. von
Flüssigkeiten. Bei rheologischen Messungen wirkt eine Kraft meist tangential auf eine Fläche
ein. Der Quotient aus Kraft und Fläche heißt Schubspannung τ. Es existieren zwei ideale
Grenzfälle in der Rheologie, der HOOKE’sche Festkörper und die NEWTON’sche Flüssigkeit.
Ersterer beschreibt ein Modell ideal elastischen Verhaltens. Bei rein elastischen Festkörpern
ist die Deformation γ proportional zur einwirkenden Schubspannung. Die
Proportionalitätskonstante G heißt Scher- oder Schubmodul.
τ = G ⋅γ
(Gl. 49)
Der zweite Grenzfall ist ein Modell zur Beschreibung idealen Fließens. Für solche
Flüssigkeiten herrscht eine Proportionalität zwischen der Schubspannung und der Scherrate
•
γ . Die Proportionalitätskonstante η wird Viskosität genannt und ist im Falle von
NEWTON’schen Flüssigkeiten nur druck- und temperaturabhängig.
τ = η · • γ (Gl. 50)
Von Nicht-NEWTON’schen Flüssigkeiten spricht man unter anderem, wenn die Viskosität z.B.
auch von der Scherrate abhängig ist, was in der Praxis von großer Bedeutung ist. Man spricht
hier von Strukturviskosität.
Neben Rheologiemessungen unter gleichförmiger Scherung sind auch oszillierende
Untersuchungen üblich. Scherspannung und Deformation werden analog zum HOOKE’schen
Gesetz für oszillierende Messungen über einen komplexen Schubmodul G* ausgedrückt.