ECTS - University of Pisa
| Modules | Area | Type | Hours | Teacher(s) | |
| RHEOLOGY | FIS/03 | LEZIONI | 48 |
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Il corso intende fornire agli studenti le conoscenze finalizzate a comprendere la reologia ed i suoi esperimenti di base.
The course aims to provide students with the knowledge aimed at understanding the rheology and its basic experiments.
Gli studenti saranno valutati sulle conoscenze acquisite durante il corso di lezioni e sulla loro capacità di contestualizzarle applicandole a nuovi esempi . La continua interazione con il docente durante lo svolgimento delle lezioni consentirà di ottenere continuativamente una verifica sul progredire delle conoscenze degli studenti , eventualmente intervenendo con adeguate azioni di approfondimento laddove se ne presenti necessità
Metodi di verifica:
Students will be assessed on the knowledge acquired during the course and on their ability to contextualize them by applying them to new examples. The continuous interaction with the teacher during the lessons of the course of will allow to continuously obtain a check on the progress of the students' knowledge, possibly intervening with appropriate in-depth actions where there are needs
Verification methods:
Il corso prevede l'acquisizione delle seguenti capacità principali:
The course includes the acquisition of the following main skills:
La modalità di verifica delle conoscenze e delle capacità degli studenti prevede l'interazione continua con il docente durante le lezioni nonchè lo svolgimento di seminari da concordare col docente. Informazioni aggiornate sulle modalità di esame saranno disponibili alla pagina di e-learning del corso.
The modality of verification of the knowledge and the capacities of the students foresees the continuous interaction with the teacher during the lessons as well as the carrying out of seminars to be agreed with the teacher. Updated information on the methods of examination will be available on the e-learning page of the course.
Lo studente potrà acquisire consapevolezza dell'importanza della reologia in molti campi delle scienza e attività umane e/o sviluppare sensibilità alle problematiche reologiche.
The student will become aware of the importance of rheology in many fields of science and human activities and / or develop sensitivity to rheological problems.
La modalità di verifica delle conoscenze e delle capacità degli studenti prevede l'interazione continua con il docente durante le lezioni nonchè lo svolgimento di seminari individuali alla fine del corso.
The modality of verification of the students knowledge and skills foresees the continuous interaction with the teacher during the lessons as well as the carrying out of individual seminars at the end of the course.
Contenuti tipici di corsi di struttura della materia.
Typical contents of courses of structure of matter.
Lezioni frontali, svolgimento di esercizi, possibile visita di laboratori di ricerca.
Lectures, exercises, possible visit to research laboratories.
1) La viscosità dei liquidi
- introduzione alla reologia
2) Flusso e deformazione
-introduzione
-scarsa velocità e sforzo di taglio
-dimensioni e unità
3) Il liquido newtoniano
- viscosità
- variazione della viscosità con la temperatura
- effetti della pressione
-limita del comportamento newtoniano
4) Alcune equazioni per il flusso di liquido newtoniano
-flusso nel viscosimetro rotazionale
-flusso in tubi circolari diritti
-sangue che cadono nei liquidi newtoniani
- altri flussi importanti
5) Viscometria
- Alcune cose importanti sull'uso dei viscosimetri
-visibile design
6) Liquido dimagrante
- Caratteristiche qualitative delle curve di flusso
- descrizione matematica delle curve di flusso: modelli
7) Equazioni per il flusso di fluidi non newtoniani
-alcuni esempi selezionati
8) Fluidi da stress da snervamento
- storia dello stress di snervamento e dei valori di stress di snervamento
- equazioni di flusso con stress di snervamento
9) Il flusso di "solidi"
- "viscosità" non lineare dei solidi
10) Viscoelasticità lineare ed effetti del tempo
- introduzione
- analoghi meccanici del comportamento viscoelastico
- misurazione viscoelasticità lineare: test creep e oscillatori, risposta di materiali modello e sistemi reali
- relazione tra parametri viscoelastici oscillatori e stazionari
- test di rilassamento dello stress e esperimenti di start-up
11) Viscoelasticità non lineare
- liquidi elastici di tutti i giorni
- alcune manifestazioni viscoelastiche visibili
- descrizione corretta delle forze viscoelastiche e delle loro misurazioni
- alcune formule viscoelastiche
15) Il flusso di sospensioni
- viscosità di dispersioni ed emulsioni
- effetti della forma e delle dimensioni delle particelle
- Panoramica delle interazioni tra particelle
- viscosità dei sistemi flocculati
-thixotropy
ispessimento
16) Reologia polimerica
- diversi tipi di catene polimeriche
- soluzioni polimeriche
- il polimero si scioglie
17) Reologia dei sistemi tensioattivi
- fasi tensioattive
-reologia dei sistemi tensioattivi
18) Reologia dei prodotti alimentari
19) Flusso estensionale
-il flusso estensionale
- il rapporto di Trouton
- esempi di curve di viscosità estensionale
- alcune applicazioni
20) Richiami su scalari, vettori, tensori e loro algebra.
21) Il tensore degli sforzi. Costruzione, proprieta'.
22) Sforzi principali e ellissoide degli sforzi.Caso della pressione.Tensore delle deformazioni.
23) Legge di Hooke generalizzata. Matrice moduli e compliance e proprieta'.Richiami: operatori differenziali su scalari/vettori/tensori,teoremi utili
24) Conservazione del momento e della massa. Equazioni costitutive newtoniane. Equazione di Navier Stokes.Problemi sul flusso di fluidi newtoniani incompressibili: trascinamento, f. di poiseuille, f. torsionale
25) Funzioni materiali e risposta sperimentale a flusso di stato stazionario in geometria di semplice scorrimento e in geometria estensionale.
26) Viscoelasticità ed equazioni costitutive.
27) Viscoelasticita' non lineare. Tensori Cauchy e Finger.
28) Introduzione a equazioni costitutive piu' avanzate. Modelli:Lodge integrale, Maxwell upper/lower convected, Cauchy-Maxwell, Lodge liquido rubberlike. Modelli quasi lineari (fluido A e B),non lineari differenziali (Oldroyd 8 const.)
29) Altri approcci costitutivi: approccio molecolare per sistemi polimerici. Cenni :Funzione distribuzione configurazione, temporary network model, reptation theory
1) The viscosity of liquids
- introduction to rheology
2) Flow and deformation
-introduction
-shear rate and shear stress
-dimensions and units
3) The newtonian liquid
- viscosity
- variation of viscosity with temperature
- effects of pressure
-limit of newtonian behaviour
4) Some equations for the flow of newtonian liquid
-flow in rotational viscometer
-flow in straight circular pipes
-spheres falling in newtonian liquids
- other important flows
5) Viscometry
-some important things about using viscometers
-viscometer design
6) Shear—thinning liquid
-qualitative features of flow curves
-mathematical description of flow curves: models
7) Equations for the flow of non – newtonian fluids
-some selected exemples
8) Yield stress fluids
- history of the yield stress and yield stress values
- flow equations with yield stress
9) The flow of “solids”
- non-linear “viscosity” of solids
10) Linear viscoelasticity and time effects
- introduction
- mechanical analogues of viscoelastic behaviour
- measuring linear viscoelasticity : creep and oscillatory tests, response of model materials and real systems
- relationship between oscillatory and steady-state viscoelastic parameters
- stress relaxation testing and start-up experiments
11)Non- linear viscoelasticity
- everyday elastic liquids
- some visible viscoelastic manifestations
- proper description of viscoelastic forces and their measurements
- some viscoelastic formulas
15) The flow of suspensions
- viscosity of dispersions and emulsions
- effects of the shape and size of the particles
-overview of particle interactions
- viscosity of flocculated systems
-thixotropy
-shear thickening
16) Polymer rheology
- different kinds of polymer chains
- polymer solutions
- polymer melts
17) Rheology of surfactant systems
-surfactant phases
-rheology of surfactant systems
18) Rheology of food products
19) Extensional flow
-the extensional flow
- the Trouton ratio
- examples of extensional viscosity curves
- some applications
20) Recall on scalars, vectors, tensors and their algebra.
21) The stress tensor . Construction, property.
22) Stress ellipsoid. The case of pressure . Deformation tensor.
23) Generalized Hooke's law. Matrix of modules and compliance , its properties. Recalls: differential operators on scalars / vectors / tensors, useful theorems
24) Conservation of the moment and the mass. Newtonian constitutive equations. Navier Stokes equation. Problems on the flow of incompressible Newtonian fluids: entrainment, f. of poiseuille, f. torsional
25) Material functions and experimental response to steady state flow in simple shear geometry and in extensional geometry.
26) Viscoelasticity and constitutive equations
27) Non-linear viscoelasticity. Cauchy and Finger Tensors.
28) Introduction to more advanced constitutive equations. Models: Integral Lodge, Maxwell Upper / Lower Convected, Cauchy-Maxwell, Rubberlike Liquid Lodge. Quasi-linear models (fluid A and B), non-linear differentials (Oldroyd 8 const.)
29)Other constitutive approaches: molecular approach for polymeric systems. Outline: Configuration distribution function, temporary network model, reptation theory
C. Macosko, Rheology, Whiley, 1994
Barnes , Hutton, Walters, An introduction to rheology, Elsevier 1989
Ward, Sweeney, An introduction to mechanical properties of polymers, Wiley 2004
Malkin and Isayev, Rheology concepts, methods and applications, Chemtech publishing 2013
Morrison, Understanding rheology, Oxford 2001
Schramm, A practical approach to rheology and rheometry, Haake, 2000
Ferry, Viscoelastic properties of polymers, Wiley 1980
Trasparenze delle lezioni disponibili sulla pagine e-learning del corso.
C. Macosko, Rheology, Whiley, 1994
Barnes , Hutton, Walters, An introduction to rheology, Elsevier 1989
Ward, Sweeney, An introduction to mechanical properties of polymers, Wiley 2004
Malkin and Isayev, Rheology concepts, methods and applications, Chemtech publishing 2013
Morrison, Understanding rheology, Oxford 2001
Schramm, A practical approach to rheology and rheometry, Haake, 2000
Ferry, Viscoelastic properties of polymers, Wiley 1980
Slides of the lessons available at the e-learning page of the course.
Le modalità di esame per studenti non frequentanti sono limitate ad un esame orale sul programma svolto a lezione durante il semestre.
Exam methods for non-attending students are an oral exam on the program of lessons during the semester.
La modalità di verifica delle conoscenze e delle capacità prevede lo svolgimento di una prova orale, oppure la presentazione con successiva discussione di un seminario su un argomento preventivamente concordato col docente. Quest'ultima modalità è strettamente riservata a studenti che abbiano frequentato assiduamente le lezioni durante il semestre e che abbiano soddisfatto le modalità di verifica delle conoscenze durante lo svolgimento delle lezioni.
The method of verifying knowledge and skills involves conducting an oral exam, or presenting, and then discussing , a seminar on a topic previously agreed with the teacher. This last modality is strictly reserved to students who have regularly attended the lessons during the semester and who have satisfied the methods of verifying the knowledge during the lessons.
