Energieumwandlung von Bewegungsenergie in Wärmeenergie durch die innere Reibung (viskoser bzw. flüssiger) Medien im Zuge einer erzwungenen Strömung, z. B. die Erwärmung eines Thermoplasts in den Schneckengängen der Extruderschnecke bei der Verarbeitung durch Extrusion (Extrudieren). Der dabei erfolgende Energieumsatz von mechanischer Rotationsenergie der Extruderschnecke über Scherungen / Scherspannungen in der Polymermasse in (Scher-)Wärmeenergie zur Herstellung der Polymerschmelze führt neben dem Aufschluss und der Vermischung des Stoffs zu einer entsprechenden (inneren) Erwärmung und damit zu einer Aufschmelzung der makromolekularen Substanz.
Der mathematische Ansatz der Wärmedissipation EDiss als Energiegröße lautet:
EDiss = τ x dv/dr mit τ = η x dv/dr.
Nach Newton gilt:
EDiss = η x dv/dr x dv/dr = η x (dv/dr)2,
wobei τ = Schubspannung oder Scherspannung zwischen den Stoffschichten, dv/dr = Schergeschwindigkeit oder Schergradient bzw. Geschwindigkeitsgradient zwischen zwei aneinander vorbeifließenden Schichten unter näherungsweiser Verwendung des Newtonschen Ansatzes.
Das bedeutet, dass die Scherwärmeerzeugung (Wärmedissipation) direkt von der Viskosität η des Stoffes und der Drehzahl n ∼ dv/dr der Extruderschnecke abhängt.
© 2013 – ECV – Lexikon der Pharmatechnologie