Perbedaan Cairan Newtonian dan Non Newtonian

Pengaruh Laju Geser/Shear Rate Terhadap Viskositas

Cairan Newtonian adalah suatu cairan yang nilai viskositasnya tidak bergantung pada kecepatan putra Spindle atau Shear Rate. Ada fenomena yang cukup menarik dan membuat para pengguna viscometer sedikit bingung. Banyak sekali para pengguna Viscometer yang bertanya pada kami, kenapa nilai viskositas cairan yang mereka ukur berubah jika ada penggantian Spindle atau kecepatan putarnya (RPM). Apakah Anda mengalami gejala seperti itu? Variabel Geometeri dan Kecepatan Putaran Spindle akan menentukan Shear Rate (Laju Geser).

Cara Mengukur Viskositas Menggunakan Viscometer Brookfield dapat Anda download di sini.

Terdapat 2 golongan cairan / fluida ditinjau dari pengaruh perubahan Shear Rate yaitu : Newtonian dan Non-Newtonian.

Cairan Newtonian :

Secara definisi cairan Newtonian adalah fluida/cairan yang memiliki viskositas konstan terhadap perubahan Shear rate. Nilai viskositas merupakan hasil bagi Shear Stress (Tegangan Geser) dengan Shear Rate (lihat Perhitungan Viskositas). Hal ini berarti bahwa Shear Stress berbanding lurus dengan Shear Rate seperti terlihat pada Grafik di bawah ini.

Jika Anda mengukur jenis cairan ini akan menghasilkan nilai viskositas yang sama, meskipun dengan Spindle atau RPM yang berbeda-beda. Sayangnya jenis cairan Newtonian ini tidak banyak di sekitar kita. Umumnya cairan berikut ini bersifat Newtonian : Air, Silikon, Madu, Oli. Cairan tersebut akan bernilai sama viskositasnya jika kita ukur dengan Shear Rate (Spindle, RPM) yang berbeda.

Cairan Non-Newtonian

Berbeda dengan cairan Newtonian, pada cairan Non-Newtonian akan terjadi perubahan nilai viskositas jika Shear Rate berubah (penggantian Spindle atau RPM). Pada gambar di bawah contoh Grafik korelasi Shear Stress vs Shear Rate pada cairan Non-Newtonian Pseudoplastic. Terlihat perubahan viskositas semakin menurun jika Shear Rate dinaikkan. Hal ini terjadi jika kita mengukur viskositas dengan RPM yang lebih tinggi atau menggunakan Spindle yang lebih besar. Jenis cairan ini paling banyak kita temukan dalam kehidupan sehari-hari. Mungkin Anda dapat mencoba membuktikannya sendiri dengan viscometer yang Anda miliki. Grafik korelasi antara Shear Stress dan Shear Rate tidak linier.

Berikut ini contoh grafik Shear Rate vs Shear Stress cairan Non-Newtonian jenis Pseudoplastic. Jenis ini sangat banyak ditemukan dalam kehidupan kita sehari-hari. Terlihat bahwa nilai viskositas semakin menurun/lebih cair dengan kenaikan Shear Rate (Spindle Lebih besar atau RPM Lebih tinggi).

Cairan Non-Newtonian Jenis Pseudoplastic (Shear Thinning)

Cairan Non-Newtonian Jenis Dilatant.

Pada cairan ini nilai viskositas semakin tinggi dengan kenaikan Shear Rate. Jenis cairan ini sangat jarang ditemukan.

Non-Newtonian jenis Plastic

Jenis cairan ini pada kondisi diam bersifat semi solid (Non-Flowing) dimana diperlukan Stress/Gaya dorong tertentu agar cairan dapat bergerak. Gaya dorong minimal yang diperlukan agar cairan begerak disebut “Yield Stress“. Contoh paling populer cairan ini adalah Saus Tomat. Kita harus mengguncang botol untuk mengeluarkan cairan tersebut dari botol-nya.

Time-Dependent Non-Newtonian

Beberapa cairan Non-Newtonian bergantung dengan waktu (Time-dependent). Dimana cairan semakin mengental (Rheopexy) seiring waktu pengukuran atau justru sebaliknya ada yang semakin mencair Thixotopy.

Cairan Thixotropy diukur dari Shear Rate rendah ke Shear Rate tinggi dan kembali ke Shear Rate rendah. Nilai viskositas akan berubah antara pengukuran awal dan akhir dengan Shear Rate yang sama.