Il mondo che ci circonda è tutt’altro che semplice. Spesso pensiamo di poter descrivere i fenomeni che osserviamo utilizzando concetti appresi nei corsi di fisica di base, e poi ricordiamo che tutto era basato su una serie di ipotesi semplificate. Parente liquidi, la scienza che si occupa del loro comportamento imperfetto si chiama realogia e riesce a combinare una serie di fenomeni che possiamo osservare in polimeri fusi, lava, schiume e dentifricio.
Il termine “Reologia” deriva dal greco -reo, che significa “flusso” e -logos “discorso, teoria”. Con esso si studia il comportamento di materiali che non possono essere classificati semplicemente nelle sezioni “solido” e “liquido”, ma hanno caratteristiche comuni ad entrambi gli estremi e sono quindi definiti viscoelastici.
Cosa significa che il materiale è elastico? È un liquido viscoso?
In generale definiamo elastici come quei materiali che all’influenza di una tensione (cioè forze su unità dell’area) sono esposti a deformazione proporzionale alla tensione e che dopo l’interruzione ripristinano completamente la loro forma originale.
Questa legge di proporzionalità può essere descritta dalla seguente equazione:
σ = Gε
Dove σ è lo sforzo di taglio, G è il modulo di elasticità, è la deformazione.
Per quanto riguarda i fluidi newtoniani, viene stabilita una relazione lineare tra la tensione e la “velocità di taglio”, ovvero la deformazione del materiale in un periodo di tempo.. La costante di proporzionalità è chiamata viscosità.
Ma poi, una volta capito cosa sono i materiali elastici e viscosi, gli oggetti che ci circondano, in quale delle due definizioni rientrano? Nessuno dei due. La verità è che sarebbe difficile trovare qualcosa di puramente elastico o puramente viscoso. Molto di ciò che ci circonda è resiliente e, a complicare ulteriormente la situazione, la viscosità non è quasi mai costante, ma può anche assumere comportamenti, in un certo senso strani.
Quando incontri la retorica nella mia giornata?
Suona la sveglia, un altro giorno all’università, il primo incontro con la reazione, che possiamo già trattenere tra pochi minuti: andare in bagno a lavarsi i denti, spalmare il dentifricio su uno spazzolino da denti, non prestando molta attenzione, Ti sei mai chiesto perché quando capovolgiamo il barattolo, il contenuto non scorre e quando applichiamo la giusta pressione, inizia a fluire come un liquido viscoso?
Questi tipi di liquidi appartengono alla categoria dei fluidi Bingham e si comportano come dei solidi (il dentifricio su uno spazzolino da denti non scorre se viene capovolto) fino a quando non viene raggiunta una certa soglia oltre la quale inizieranno a fluire come un liquido.
Quindi vai in cucina e decidi di fare un panino da mangiare a metà giornata. Aggiungere la maionese tra i vari ingredienti. Potresti non averci mai pensato, ma affinché l’olio contenuto nella maionese non si separi, sono necessarie tecniche di miscelazione che creano gocce di olio sospese che non si combinano in gocce più grandi (almeno fino alla data specificata). Il composto risultante è chiamato emulsione e le sue caratteristiche in termini di viscosità dipendono fortemente dall’interazione tra i suoi componenti.
Fatto ciò, sali in macchina per andare al lavoro o all’università. Hai mai notato che rispetto ad altri tipi di pneumatici i tuoi pneumatici per auto sono particolarmente resistenti all’abrasione? (per ovvie ragioni tecniche, tra le altre cose). Questa caratteristica meccanica è garantita dal fatto che i pneumatici sono costituiti da una sospensione ottenuta mescolando gomma vulcanizzata con una percentuale variabile di fuliggine.. Il materiale prodotto non è solo la somma dei suoi componenti, ma è in grado di utilizzare il meglio di entrambi, dandoti un pneumatico altamente efficiente che ti permette di guidare in completa sicurezza.
Dopo la lezione, prima di pranzo, disinfettiamo le nostre mani e possiamo scegliere un gel, che anche in questo caso è un liquido insolito, oppure usare con cura acqua e sapone. Indovina un po? L’uso del sapone liquido significa anche scegliere un liquido complesso la cui viscosità varia molto a seconda della quantità di acqua che utilizziamo.
Quindi è tutto?
Certo che no, la storia è ancora più lunga e complessa di quanto si possa descrivere in un semplice articolo: rossetti, schiume, farmaci, vernici e l’elenco dei liquidi non newtoniani che ci circondano sono ancora lunghissimi. Forse pensare all’enorme complessità del mondo potrebbe spaventarti, ma riconoscere che le cose sono più complesse di quanto sembri è il primo passo per comprenderle e la reazione è un grande alleato durante questo lungo processo.
Articolo modificato Carmine Schiavone.