Mik azok a nem newtoni folyadékok? Példák minden bizonnyal még a hűtőszekrényben is találhatók, de a futóhomok a tudományos csoda legnyilvánvalóbb példája – a lebegő (lebegő) részecskék miatt egyszerre folyékony és szilárd.
A viszkozitásról
Sir Isaac Newton azzal érvelt, hogy a folyadék viszkozitása vagy áramlási ellenállása a hőmérséklettől függ. Így például a víz jéggé alakulhat, és fordítva, pontosan a fűtő- vagy hűtőelemek hatására. Azonban néhány, a világon létező anyag a viszkozitást az erő alkalmazása, nem pedig a hőmérséklet változása miatt változtatja meg. Érdekes módon az általánosan használt paradicsomszósz, amely hosszan tartó kevergetés hatására hígul, nem newtoni folyadéknak számít. A tejszín viszont besűrűsödik habbá verve. A hőmérséklet ezeknél az anyagoknál nem fontos – a nem newtoni folyadékok viszkozitása a fizikai hatások miatt változik.
Kísérlet
Azok számára, akiket érdekel az alkalmazott tudomány, vagy csak szeretnehogy vendégeit és barátait egy hihetetlenül egyszerű és egyben elképesztően lenyűgöző tudományos kísérlettel ámulatba ejtse, egy különleges receptúra készült a kolloid keményítőoldathoz. Egy igazi nem newtoni folyadék, amely szó szerint két közönséges kulináris összetevőből készül, konzisztenciájával mind az iskolásokat, mind a diákokat lenyűgözi. Mindössze keményítőre és tiszta vízre van szüksége, és az eredmény egy egyedülálló anyag, amely egyszerre folyékony és szilárd.
Recept
- Töltsön körülbelül egy negyed csomag kukoricakeményítőt egy tiszta edénybe, és lassan adjon hozzá körülbelül fél pohár vizet. Közbeavatkozni. Néha kényelmesebb a kolloid keményítőoldatot közvetlenül a kezével elkészíteni.
- Kis adagokban folytassa a keményítő és a víz hozzáadásával, amíg mézszerű állagot nem kap. Ez a jövő nem-newtoni folyadéka. Hogyan lehet homogénné tenni, ha minden egyenletes keverési kísérlet kudarccal végződik? Ne aggódj; csak adjon több időt a folyamatnak. Ennek eredményeként egy csomag kukoricakeményítőhöz nagy valószínűséggel egy-két pohár vízre lesz szüksége. Kérjük, vegye figyelembe, hogy az anyag sűrűbbé válik, ahogy több port ad hozzá.
- A kapott anyagot öntse egy serpenyőbe vagy tepsibe. Nézze meg alaposan a szokatlan állagát, miközben a "szilárd" folyadék lefolyik. A mutatóujjával körkörösen keverje az anyagot – először lassan, majd egyre gyorsabbangyorsabban, amíg nem lesz egy csodálatos nem newtoni folyadék.
Kísérletek
Tudományos ismeretszerzés céljából és szórakozásból is kipróbálhatja a következő kísérleteket:
- Csúsztassa az ujját a keletkező vérrög felületére. Észrevettél valamit?
- Merítse az egész kezét a titokzatos anyagba, és próbálja meg az ujjaival megszorítani, majd kihúzni a tartályból.
- Próbáld meg az anyagot a tenyereid között görgetni, hogy golyót formálj.
- A vérrögöt akár a tenyerével is teljes erőből csaphatja. A jelenlévő nézők valószínűleg oldalra szóródnak, és arra számítanak, hogy keményítőoldattal permeteznek rájuk, de a szokatlan anyag a tartályban marad. (Hacsak persze nem kímélte meg a keményítőt.)
- Látványos kísérletet kínálnak a videobloggerek. Neki egy zeneoszlopra lesz szüksége, amelyet gondosan több rétegben vastag fóliával kell lefedni. Öntse az oldatot a filmre, és kapcsolja be a zenét nagy hangerővel. Lenyűgöző vizuális effektusokat tapasztalhat meg, amelyek csak ezzel az egyedülálló keverékkel lehetségesek.
Ha egy laborban végez kísérletet iskolások vagy diákok előtt, kérdezze meg őket, hogy miért viselkedik úgy egy nem newtoni folyadék, ahogyan. Miért tűnik szilárdnak, ha a kézben nyomjuk, de miért folyik, mint a szirup, ha az ujjak nincsenek összeszorítva? A beszélgetés végén a vérrögöt egy nagy, cipzárral ellátott műanyag zacskóba csomagolhatja, hogy megmentse.a következő alkalomig. Hasznos lesz bemutatni a felfüggesztés tulajdonságait.
A lényeg rejtélye
Miért viselkedik a kolloid keményítőoldat egyes esetekben szilárd anyagként, más esetekben pedig folyadékként? Valójában egy valódi nem-newtoni folyadékot hoztál létre – egy olyan anyagot, amely dacol a viszkozitás törvényével.
Newton úgy vélte, hogy egy anyag viszkozitása csak a hőmérséklet növekedése vagy csökkenése miatt változik. Például a motorolaj könnyen folyik, ha melegítjük, és besűrűsödik, ha lehűtjük. Szigorúan véve a nem newtoni folyadékok is engedelmeskednek ennek a fizikai törvénynek, de a viszkozitásuk is megváltoztatható erő vagy nyomás alkalmazásával. Ha egy kolloid vérrögöt összenyom a kezében, annak sűrűsége jelentősen megnő, és (még ha átmenetileg is) szilárd anyaggá válik. Amikor kinyitja az öklét, a kolloid oldat úgy folyik, mint egy normál folyadék.
Amit észben kell tartani
A irónia az, hogy a keményítőt nem lehet örökké vízzel keverni, mert a kísérlet eredményeként nem homogén anyagot kapunk, hanem szuszpenziót. Idővel a porszemcsék elválik a vízmolekuláktól, és kemény csomót képeznek a műanyag zacskó alján. Ez az oka annak, hogy egy ilyen nem newtoni folyadék azonnal eltömíti a csatornacsöveket, ha csak fogod és leönti a mosogatóba. Semmi esetre se öntse a lefolyóba - jobb, ha egy zacskóba csomagolja, és csak dobja beszemetes csúszda.
