حل سوال فارماسیوتیکسی از ویسکومتر

سوال) ویسکومتر Falling sphere از کدامیک از قوانین زیر برای تعیین ویسکوزیته سیال استفاده میکند؟

1.رینولدز

2.استوکس

3.استوالد

4.تیکسوتروپی

پاسخ:

این سوال از فصل رئولوژی فارماسیوتیکس اولتون مطرح شده است.

این سوال کاملا حفظی است و باید یادمان باشد که ویسکومتر Falling sphere از قانون استوکس برای اندازه گیری ویسکوزیته استفاده میکند.

استوالد واژه ای است از پدیده ی رشد استوالدی که جزو ناپایداری های مربوط به امولسیون می باشد و در مبحث امولسیون مفصل تر بحث میکنیم.

در مورد رینولدز، عدد رینولدز وجود دارد که بیان میکند چه زمانی جریان یک سیال بصورت لامینار یا خطی است و چه زمانی جریان یک سیال به صورت توربولنت یا آشفته می باشد. اگر عدد رینولدز بزرگتر از 4000 باشد میتوان احتمال داد جریان یک سیال به صورت آشفته می باشد و اگر کوچکتر از 2000 باشد آن وقت محتمل است که جریان به صورت خطی یا لامینار باشد. هرچند که بسته به شرایط جریان یک سیال متفاوت است، اگر بستر حرکت یک سیال زبر، با ستی و بلندی های فراوان یا به صورت پیچ در پیچ باشد، آن وقت به احتمال زیاد جریان توربولنت خواهد بود حتی اگر عدد رینولدز کوچکتر از 4000 و برابر عدد 2000 باشد.

همچنین اگر مسیر جاری شدن بسیار صاف و هموار باشد، بدون پیچ در پیچی، در اعداد بالا هم ممکن است، جریان بصورت لامینار برقرار باشد. بنابراین رینولدز مربوط به قطر ها نیست.

تیکسوتروپی هم بیانگر یک مفهوم مهم و کاربردی از رئولوژی می باشد. تیکسوتروپی یعنی “تغییر کردن با لمس”. اگر فصل رئولوژی را به طور کامل مطالعه کرده باشید، میدانید که با وارد شدن shear stress تغییراتی در ساختار کلی و نظم بین ذرات تشکیل دهنده آن ایجاد میشود. که با گذر زمان و وارد شدن استرس محیطی بیشتر، ویسکوزیته ی سیال کم تر و کمتر میشود. حال با قطع شدن نیروی خارجی، ساختار اولیه ماده در اغلب موارد به سرعت بازسازی نمیشود و ماده نمیتواند آن نظم و حالت اولیه خود را مجددا باز یابد. به این حالت تیکسوتروپی می گوییم. (یک لوپ هیسترزیس هم اغلب وجود دارد، در مباحث تئوریک و تدریسی بیشتر بحث میکنیم)

پس با رد گزینه ها میرسیم به قانون استوکس که واقعا هم جواب صحیح همین است. روابط این مبحث بسیار مفصل است،سعی میکنم در یک ویدیوی جداگانه بحث کنیم. ولی به عنوان یک نکته مهم و حفظی یادمان باشد که این نوع ویسکومتر برای اندازه گیری ویسکوزیته مایعات نیوتونی به کار میرود، همانند ویسکومتر های کاپیلاری (شامل استوالد معمولی و ویسکومتر سطح معلق) و ویسکومتر کره در حال سقوط که Falling sphere هست.