بررسی نقش رئولوژی در فرآیندهای ژئودینامیکی گوشته زمین

رئولوژی به عنوان شاخه ای از علوم طبیعی بیش از $60$ سال پیش مطرح گشت. منشا آن به مشاهداتی عجیب و رفتار غیر طبیعی بسیاری از مواد معروف و همچنین برخی سوالات ساده که پاسخ دادن با آنها مشکل بود، مربوط می شود. برخی از این سوالات ساده عبارتند از: - بدیهی است که رنگ یک مایع است، اما چرا وقتی مانند سایر مایعات ویسکوزیته آن را در شرایط متفاوت اندازه گیری می کنیم، مقادیر یکسانی حاصل نمی شود! - خاک کاملا شبیه جامدات است اما هر کسی می داند که خاک شکل پذیر است، حتی وقتی داخل ظرف ریخته می شود مانند مایعات شکل ظرف را به خود می گیرد، سوال اینجاست که اگر خاک جامد است پس چرا رفتاری شبیه مایعات دارد؟ - ماست زمانی که داخل ظرف است غلیظ است ( ویسکوزیته بالایی دارد) اما پس از هم زدن شدید ویسکوزیته اش کاهش می یابد، از طرفی اگر هم زدن را قطع کنیم، بعد از مدتی استراحت دوباره ویسکوزیته اش زیاد می شود، بنابراین کدام مقدار را باید عدد ویسکوزیته در نظر گرفت؟ - بتن کاملا جامد و سخت است، اما هنگامی که تحت نیروی خارجی قرار گیرد، ابعاد خود را از دست می دهد و تغییر شکل می دهد، دلیل این رفتار چیست؟ - قطعات ساخته شده از مواد پلیمری (پلاستیک ها) شبیه جامدات و سخت هستند، دقیقا شبیه قطعاتی که از فلزات ساخته شده اند، اما به طور قابل توجهی متفاوتند. زمانی که نیرویی به یک فلز وارد می شود، آن قطعه به تدریج تغییر شکل می دهد و شکل جدید را برای مدت زمان زیادی حفظ می کند. اما این در مورد پلاستیک ها صادق نیست هر چند شکل آنها نیز در اثر اعمال نیرو تغییر می کند اما با حذف نیرو، تغییر شکل در آنها ادامه می یابد. اگر این مواد نیز جامد اند، چرا چنین رفتاری از خود نشان می دهند؟ - کرم های پزشکی به عنوان مثال، خمیر دندان یا کرم های بدن می بایستی مایع باشند تا بتوانند به طور یکنواخت روی پوست قرار گیرند، از طرفی مایع نیستند. زیرا روی پوست باقی می مانند و شره نمی کنند، آیا این خمیر ها و کرم ها مایع اند یا خیر؟ - درزگیرها که به طور گسترده ای در ساختمان استفاده می شوند بایستی شبیه سیال باشند تا اینکه همه درزها، فضاها و حفره ها را احاطه کنند، اما این درزگیرها باید به سرعت جامد شوند تا از جریان یافتن و خارج شدن آنها از درزها جلوگیری شود، با این توصیف آیا درزگیرها مایع اند یا خیر؟ به سادگی می توان بر تعداد این مثال ها افزود، ویژگی مشترک این مثال ها این است که همه آنها مربوط به موادی واقعی می شوند که همگی رفتار پیچیده ای بین مایع و جامد از خود نشان می دهند. این بدان معنی است که لغات متداول مایع و جامد ناکافی بوده و نیاز به معرفی واژه ای جدید است که حاصل از فهم خواص و رفتار های مواد ذکر شده باشد، به علاوه مدل های جدیدی برای اندازه گیری و توصیف خواص مواد واقعی به صورت کمی مورد نیاز است. رئولوژی شاخه ای از علوم طبیعی است که به بررسی رفتار و تغییر شکل مواد در اثر تنش های وارده می پردازد. هدف اصلی این پایان نامه تعیین نقش رئولوژی در فرآیندهای ژئودینامیکی گوشته زمین است.