The hydrodynamic drag reduction (HDR) in aqueous solutions containing very small amounts of poly(ethylene oxide) (PEO) and polyacrylamide (PAM, 0-100 ppm) was studied under turbulent flow. In this condition, the polymers undergo severe mechanical degradation and loose their capacity to promote drag reduction. The interpretations from a molecular point of view of the mechanical degradation of these flexible polymers under turbulent flow are not consensual. To avoid effects of polymer entanglement and to correlate the mechanical degradation with the intrinsic characteristics of the polymer chain, a polymer concentration lower than 2 ppm was used. For this purpose, a highly accurate rheometer containing a double-gap cell was used to determine the mechanical degradation kinetics. The kinetics was measured directly from the loss of the polymer's capability to promote drag reduction. The comparisons of degradation kinetics for PEO and PAM in aqueous solution allow us to conclude that the stabilities of the two polymers are similar. This new interpretation can be useful to understand the relative mechanical stability of flexible polymers under drag reduction conditions.

The presence of very small amounts (ppm) of high-MW polymers in solution produces high levels of drag reduction in a turbulent flow. This phenomenon, often termed as the Toms effect, is highly dependent not only on MW, but also on the flexibility of the macromolecular chain. The Toms effect can be studied through the images of the structures produced after the drop impact against shallow solution surfaces. The splash structures composed of crown, cavity, and Rayleigh jet are highly dependent on the elongational properties of the solution. This work presents the effects of Congo red on the drag reduction properties of poly(ethylene oxide) in aqueous solutions through the analysis of splash structures. Results obtained in this analysis indicate that Congo red molecules act as physical cross-linking agents, decreasing the polymer elasticity and its drag reduction capacity. It was observed that the maximum height of the Rayleigh jet can be used as a sensitive parameter to the complexation between the dye and the polymer molecules.

A REVISION ON THE TOMS EFFECT -A PHENOMENON IN WHICH MACROMOLECULES ATTENUATE TURBULENCE IN LIQUIDS.It is very well known that the addition of polymers to a liquid increases the shear viscosity of the solution. In other words, the polymer increases the dissipation of the flow energy. Contrarily, in turbulent flow, some particular macromolecules in very low concentration are able to produce large attenuation in the turbulence and thus, decreasing the dissipation of the energy. This article present a brief revision about macroscopic and molecular models used to explain this dynamic effect. Some of the experimental techniques used to quantify the attenuation of the turbulence and the main active substances are also discussed.Keywords: drag reduction; polymer solutions; wormlike micelles. HISTÓRICOOs primeiros relatos sobre a redução de atrito hidrodinâmico (RAH) datam de 1906, descrevendo o comportamento anômalo do escoamento de pasta de papel.¹ Entretanto, em 1883, em testes para calibrar bombas, já se observava a ocorrência de flutuações de cerca de 10% na vazão de água de reservatórios através de tubos. Muitos anos mais tarde, estas variações foram atribuídas à presença de substâncias de natureza polimérica produzidas por algas.² Apesar do fenômeno da redução de atrito hidrodinâmico (RAH) não ser muito conhecido entre os químicos, sua descoberta (ou pelo menos sua demonstração sistemática) foi feita pelo químico britânico B. A. Toms, em 1948. Toms mostrou que uma solução diluída de poli(metil metacrilato) em monoclorobenzeno, sob certas condições de escoamento turbulento, oferecia menor resistência ao escoamento quando comparada ao solvente puro. O fenômeno passou então a ser conhecido como Efeito Toms, apesar da existência de outros termos como Efeito Texas (devido aos trabalhos sobre RAH desenvolvidos por pesquisadores do estado do Texas).³ Em 1960, foi observado que a goma guar era capaz de produzir RAH em soluções aquosas. 4 Surgiu então a primeira aplicação do fenômeno citada nas refs. 1 e 3: o uso de gomas em suspensões de areia em água para melhorar a fratura de poços de petróleo. Nos anos seguintes, um grande número de artigos e comunicações sobre RAH foi publicado em periódicos das mais diversas áreas do conhecimento, como matemática, física e engenharias, como indicado nas refs. 1 e 3. A multidisciplinaridade de áreas pode ser entendida, uma vez que o fenômeno envolve conceitos de turbulência e dinâmica de polímeros em solução.³ O FENÔMENOUma das mais emblemáticas evidências do efeito de RAH está mostrada na Figura 1, na qual os bombeiros de Nova York demonstram a potencialidade do Efeito Toms para lançar água em maiores distâncias.5 No ensaio, a mesma bomba impulsiona, através de duas mangueiras de mesmo comprimento e diâmetro, apenas água em uma delas, e água contendo 30 ppm de poli(óxido de etileno) em outra. Do ponto de vista físico-químico, esta imagem pode motivar reflexões sobre a razão para tamanha diferença de comportamento, causada pela ínfima quantidade do polímero dissolvido na água. Podese...

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