Defina fluidos tixotrópicos e reopéticos.

Passo 1

O enunciado pede que eu defina dois tipos de fluidos: tixotrópicos e reopéticos.
Informações dadas: nenhuma além dos nomes; portanto vou explicar desde o básico (o que é viscosidade, esforço cortante, taxa de cisalhamento) e depois definir cada tipo com exemplos, mecanismo físico e como identificar experimentalmente.

Passo 2

Antes de definir os dois tipos, precisamos entender alguns conceitos básicos que aparecem sempre nessas definições. Vou explicar de forma simples e com poucas fórmulas para você poder usar na prova.
  • Viscosidade: é a “resistência” do fluido ao escoamento. Em fluidos simples (Newtonianos) a viscosidade é uma constante que relaciona esforço cortante e taxa de cisalhamento.
  • Esforço cortante e taxa de cisalhamento: o esforço cortante é a força por unidade de área que “puxa” uma camada do fluido sobre outra; a taxa de cisalhamento é a velocidade relativa entre camadas por unidade de distância. Em notação comum, o esforço cortante é \tau e a taxa de cisalhamento é \dot\gamma.
  • Lei de Newton para fluidos (caso fácil): para um fluido newtoniano temos a relação
\tau = \eta\,\dot\gamma,
onde \eta é a viscosidade (constante). Isso significa que, para esses fluidos, duplicar \dot\gamma duplica \tau e \eta não depende do tempo nem de \dot\gamma.

Passo 3

Agora o que muda em fluidos não-Newtonianos: a relação entre \tau e \dot\gamma deixa de ser linear simples e/ou passa a depender do tempo. Há duas ideias importantes que você precisa distinguir quando for responder numa prova:
  • Dependência instantânea de \dot\gamma: a viscosidade muda imediatamente com a taxa de cisalhamento. Exemplos: pseudoplásticos (shear-thinning) e dilatantes (shear-thickening).
  • Dependência temporal (o ponto chave para tixotropia e reopexia): a viscosidade muda com o tempo enquanto o fluido é submetido a uma taxa de cisalhamento mantida constante. Ou seja, além da possível dependência com \dot\gamma, existe uma variação de \eta ao longo do tempo t durante a aplicação do cisalhamento.

Passo 4

Definição matemática-operacional (útil para prova): considere a viscosidade como função do tempo sob uma taxa de cisalhamento mantida constante, ou seja \eta = \eta(t;\dot\gamma), onde \dot\gamma é fixo durante o ensaio.
  • Fluido tixotrópico: é aquele em que, sob uma taxa de cisalhamento constante \dot\gamma, a viscosidade decresce com o tempo. Em notação:
\left.\frac{d\eta}{dt}\right|_{\dot\gamma} < 0.
Depois que o cisalhamento cessa, a estrutura do fluido tende a se recuperar gradualmente e a viscosidade retorna (parcial ou totalmente) ao valor inicial em repouso.
  • Fluido reopético (ou reopéctico, em inglês “rheopectic” ou “rheopexy”): é o oposto temporal — sob uma \dot\gamma constante a viscosidade aumenta com o tempo:
\left.\frac{d\eta}{dt}\right|_{\dot\gamma} > 0.
Também aqui a mudança costuma ser reversível quando o cisalhamento é removido, mas com dinâmica de reestruturação diferente.

Passo 5

Expliquei a condição matemática; agora a intuição física (o que está acontecendo microscopicamente):
  • Em tixotropia ocorre uma quebra progressiva da rede interna ou aglomerações de partículas/estruturas internas quando o fluido é “mexido” de forma contínua. Essas estruturas (pontes, geles fracos, flocos) fornecem resistência ao escoamento em repouso; ao serem desmontadas pelo cisalhamento, o fluido fica mais “fino” com o tempo. Quando o cisalhamento para, as partículas se reatravancam e a estrutura se reconstrói aos poucos.
  • Em reopexia ocorre o processo inverso: o cisalhamento favorece uma reorganização que forma progressivamente uma estrutura mais resistente (por exemplo alinhamento ou enovelamento que aumenta as interações). Assim, o fluido engrossa enquanto continua sendo submetido ao cisalhamento.

Passo 6

Diferença entre tixotropia/reopexia e pseudoplasticidade/dilatância (ponto que costuma confundir, foca na prova):
  • Pseudoplástico (shear-thinning): viscosidade diminui com o aumento instantâneo de \dot\gamma. Isso é uma resposta imediata à mudança de taxa de cisalhamento — sem contar o tempo.
  • Tixotrópico: além de eventualmente ser shear-thinning, tem a componente temporal: mesmo mantida uma \dot\gamma fixa, a viscosidade continua a cair com o tempo.
  • Dilatante (shear-thickening): viscosidade aumenta instantaneamente com \dot\gamma.
  • Reopético: viscosidade aumenta com o tempo sob cisalhamento constante (componente temporal).
    Resumo prático para prova: “instantâneo vs temporal”.

Passo 7

Como identificar experimentalmente (resposta prática curta que vale na prova):
  • Aplique uma taxa de cisalhamento constante e monitore \eta(t). Se \eta decresce com o tempo → tixotrópico. Se \eta cresce com o tempo → reopético.
  • Outro teste: faça um ensaio de rampa em \dot\gamma crescente e depois decrescente; a presença de um laço de histerese no gráfico \tau versus \dot\gamma indica dependência temporal (área do laço e direção ajudam a distinguir tixotropia). Esses ensaios são feitos em reômetros.

Passo 8

Exemplos e aplicações rápidas (para fixar):
  • Tixotrópicos: tintas (facilitam a aplicação: fluem ao pincelar e estabilizam quando em repouso para evitar escorrimento), algumas suspensões como bentonitas, géis, alguns alimentos (certos iogurtes e molhos) e coloides. Esses são comuns e muito úteis na engenharia.
  • Reopéticos: mais raros; aparecem em algumas pastas complexas, alguns lubrificantes com aditivos específicos e certas suspensões industriais. Como são menos comuns, em provas frequentemente basta dizer que são raros e dar um exemplo genérico de “certas suspensões que se engrossam com tempo de cisalhamento”.

Passo 9

Dicas de enunciado/prova (padrões de pergunta):
  • Se o enunciado fala “viscosidade diminui com o tempo sob cisalhamento constante”, responda “tixotrópico”.
  • Se diz “viscosidade aumenta com o tempo sob cisalhamento constante”, responda “reopético”.
  • Se o enunciado fala apenas “viscosidade diminui ao aumentar a taxa de cisalhamento” sem mencionar tempo, está falando de pseudoplasticidade (não necessariamente tixotropia). Sempre cheque se o enunciado menciona “com o tempo” ou “instantaneamente”.

Resposta

Tixotrópico: fluido cuja viscosidade diminui com o tempo quando submetido a uma taxa de cisalhamento constante; a estrutura interna se quebra sob cisalhamento e se reconstrói gradualmente em repouso.
Reopético: fluido cuja viscosidade aumenta com o tempo quando submetido a uma taxa de cisalhamento constante; o cisalhamento promove uma reorganização/fortalecimento da estrutura interna que torna o fluido mais viscoso ao longo do tempo.

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