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Die Rheologie beschäftigt sich mit dem Messen und Beschreiben der Fließeigenschaften eines Stoffes. Diese Fließeigenschaften werden durch die Verformung der Bestandteile des Stoffs - flüssige und feste - beeinträchtigt. Grundsätzlich kann man sagen, dass die Deformation eines Stoffes die Antwort auf eine wirkende Kraft ist. Es muss deshalb bei rheologischen Messungen die wirkende Kraft so gewählt werden, daß keine bleibende Deformation auftritt.
Ist dies der Fall, kann man in Stoffen zwei Grundeigenschaften unterscheiden:
- ein elastisches Verhalten (Feder)
- ein viskoses Verhalten (Dämpfer).
Als Fließfeld wird die Gesamtheit der Bewegungszustände einer Flüssigkeit im jeweiligen Rheometer bezeichnet.
Dabei ist der Fließfeldkoeffizient k eine vom benutzten Messsystem abhängige Konstante. Bei Rotations- oder Oszillationsrheometern ist die Winkelgeschwindigkeit
und das Drehmoment M mit der dynamischen Viskosität
Flüssigkeit beschrieben durch:
Diese Gleichung zeigt, daß sich das Messen der Viskosität bei Rotationsrheometern als exakte Aufnahme der Winkelgeschwindigkeit
und des Drehmomentes M darstellt. Die Darstellung in der Form als Schubspannung t und Schergeschwindigkeit, ist nur eine Umformung dieser Grundwerte. Hierbei geht man von folgender Definition aus:
und erhält:
Anmerkung : Häufig wird für die Schergeschwindigkeit noch das Symbol D verwendet. Seit dem 29.4.1997 hat der DIN Fachausschuß festgelegt, daß als Symbol
für die Schergeschwindigkeit verwendet werden soll.
Die Schubspannung t ist die wichtigste Ausgangsgröße zur Beschreibung der Stoffeigenschaften. Sie ist direkt proportional zur meßtechnisch bestimmbaren Kraft M und liefert die Basisinformation für alle mathematischen Beschreibungen des zu vermessenden Stoffes. Eine solche Beschreibung wiederum ist Grundlage für alle rheologischen Modelle und für alle weitergehenden Stoffbetrachtungen in Bezug auf die stoffspezifischen Kennwerten, Kenngrößen oder Kennzahlen.
Der Quotient aus dynamischer Viskosität
und Dichte des Stoffs
ist die kinematische Viskosität
.