Τι είναι τα μη νευτώνεια ρευστά; Παραδείγματα σίγουρα μπορείτε να βρείτε ακόμα και στο ψυγείο σας, αλλά η κινούμενη άμμος θεωρείται το πιο προφανές παράδειγμα επιστημονικού θαύματος - ρευστό και στερεό ταυτόχρονα λόγω αιωρούμενων (αιωρούμενων) σωματιδίων.
Σχετικά με το ιξώδες
Ο Sir Isaac Newton υποστήριξε ότι το ιξώδες ή η αντίσταση ενός ρευστού στη ροή εξαρτάται από τη θερμοκρασία. Έτσι, για παράδειγμα, το νερό μπορεί να μετατραπεί σε πάγο και το αντίστροφο ακριβώς υπό την επίδραση στοιχείων θέρμανσης ή ψύξης. Ωστόσο, ορισμένες ουσίες που υπάρχουν στον κόσμο αλλάζουν το ιξώδες λόγω της εφαρμογής δύναμης και όχι λόγω αλλαγής της θερμοκρασίας. Είναι ενδιαφέρον ότι η συνήθως χρησιμοποιούμενη σάλτσα ντομάτας, η οποία γίνεται πιο αραιή με παρατεταμένη ανάδευση, θεωρείται μη νευτώνειο υγρό. Η κρέμα, από την άλλη, πήζει όταν χτυπηθεί. Η θερμοκρασία δεν είναι σημαντική για αυτές τις ουσίες - το ιξώδες των μη νευτώνειων ρευστών αλλάζει λόγω φυσικής πρόσκρουσης.
Πείραμα
Για όσους ενδιαφέρονται για την εφαρμοσμένη επιστήμη ή απλά θέλουνγια να καταπλήξετε τους καλεσμένους και τους φίλους σας με ένα απίστευτα απλό και ταυτόχρονα εκπληκτικά συναρπαστικό επιστημονικό πείραμα, δημιουργήθηκε μια ειδική συνταγή για ένα κολλοειδές διάλυμα αμύλου. Ένα πραγματικό μη νευτώνειο υγρό, φτιαγμένο με κυριολεκτικά δύο συνηθισμένα γαστρονομικά συστατικά, θα καταπλήξει τόσο τους μαθητές όσο και τους μαθητές με τη συνοχή του. Το μόνο που χρειάζεστε είναι άμυλο και καθαρό νερό και το αποτέλεσμα είναι μια μοναδική ουσία που είναι ταυτόχρονα υγρή και στερεή.
Συνταγή
- Ρίξτε περίπου το ένα τέταρτο του πακέτου αμύλου καλαμποκιού σε ένα καθαρό μπολ και προσθέστε σιγά σιγά περίπου μισό ποτήρι νερό. Παρεμβαίνω. Μερικές φορές είναι πιο βολικό να παρασκευάζετε ένα διάλυμα κολλοειδούς αμύλου απευθείας με τα χέρια σας.
- Συνεχίστε να προσθέτετε άμυλο και νερό σε μικρές μερίδες μέχρι να έχετε μια υφή σαν μέλι. Αυτό είναι το μελλοντικό μη Νευτώνειο ρευστό. Πώς να το κάνετε ομοιογενές εάν όλες οι προσπάθειες ομοιόμορφης ανάδευσης καταλήγουν σε αποτυχία; Μην ανησυχείς; απλά δώστε στη διαδικασία περισσότερο χρόνο. Ως αποτέλεσμα, για ένα πακέτο καλαμποκιού, πιθανότατα θα χρειαστείτε ένα με δύο ποτήρια νερό. Λάβετε υπόψη ότι η ουσία γίνεται πιο πυκνή καθώς προσθέτετε περισσότερη σκόνη σε αυτήν.
- Ρίξτε την προκύπτουσα ουσία σε ένα τηγάνι ή ταψί. Κοιτάξτε προσεκτικά την ασυνήθιστη συνοχή του καθώς το «στερεό» υγρό χύνεται προς τα κάτω. Ανακατέψτε την ουσία σε κύκλο με τον δείκτη σας - αργά στην αρχή, μετά όλο και πιο γρήγοραπιο γρήγορα έως ότου έχετε ένα εκπληκτικό μη νευτώνειο υγρό.
Πειράματα
Τόσο για λόγους επιστημονικής γνώσης όσο και για διασκέδαση, μπορείτε να δοκιμάσετε τα ακόλουθα πειράματα:
- Σύρετε το δάχτυλό σας πάνω από την επιφάνεια του θρόμβου που προκύπτει. Προσέξατε τίποτα;
- Βυθίστε ολόκληρο το χέρι σας στη μυστηριώδη ουσία και προσπαθήστε να το σφίξετε με τα δάχτυλά σας και να το τραβήξετε έξω από το δοχείο.
- Δοκιμάστε να κυλήσετε την ουσία ανάμεσα στις παλάμες σας για να σχηματίσετε μια μπάλα.
- Μπορείτε ακόμη και να χτυπήσετε τον θρόμβο με την παλάμη σας με όλη σας τη δύναμη. Οι παρευρισκόμενοι θεατές πιθανότατα θα σκορπιστούν στο πλάι, περιμένοντας να ψεκαστούν με διάλυμα αμύλου, αλλά η ασυνήθιστη ουσία θα παραμείνει στο δοχείο. (Εκτός, φυσικά, αν γλιτώσατε το άμυλο.)
- Ένα θεαματικό πείραμα προσφέρεται από βιντεομπλόγκερ. Γι 'αυτόν, θα χρειαστείτε μια μουσική στήλη, η οποία θα πρέπει να καλυφθεί προσεκτικά με παχιά μεμβράνη σε πολλά στρώματα. Ρίξτε το διάλυμα πάνω στη μεμβράνη και ενεργοποιήστε τη μουσική σε υψηλή ένταση. Θα μπορείτε να ζήσετε εκπληκτικά οπτικά εφέ δυνατά μόνο με αυτή τη μοναδική ένωση.
Αν κάνετε ένα πείραμα σε ένα εργαστήριο μπροστά σε μαθητές ή μαθητές, ρωτήστε τους γιατί ένα μη νευτώνειο υγρό συμπεριφέρεται όπως συμπεριφέρεται. Γιατί φαίνεται συμπαγές όταν πιέζεται στο χέρι, αλλά ρέει σαν σιρόπι όταν τα δάχτυλα είναι ξεσφιγμένα; Στο τέλος της συζήτησης, μπορείτε να συσκευάσετε τον θρόμβο σε μια μεγάλη πλαστική σακούλα με φερμουάρ για να τον σώσετε.μέχρι την επόμενη φορά. Θα σας είναι χρήσιμο να επιδείξετε τις ιδιότητες της αναστολής.
Μυστήριο της ουσίας
Γιατί ένα κολλοειδές διάλυμα αμύλου συμπεριφέρεται σαν στερεό σε ορισμένες περιπτώσεις και σαν υγρό σε άλλες; Στην πραγματικότητα, έχετε δημιουργήσει ένα πραγματικό μη νευτώνειο ρευστό - μια ουσία που αψηφά τον νόμο του ιξώδους.
Ο Νεύτωνας πίστευε ότι το ιξώδες μιας ουσίας αλλάζει μόνο λόγω αύξησης ή μείωσης της θερμοκρασίας. Για παράδειγμα, το λάδι κινητήρα ρέει εύκολα όταν θερμαίνεται και πυκνώνει όταν ψύχεται. Αυστηρά μιλώντας, τα μη νευτώνεια ρευστά υπακούουν επίσης σε αυτόν τον φυσικό νόμο, αλλά το ιξώδες τους μπορεί επίσης να αλλάξει με την εφαρμογή δύναμης ή πίεσης. Όταν πιέζετε έναν κολλοειδή θρόμβο στο χέρι σας, η πυκνότητά του αυξάνεται σημαντικά και (έστω και προσωρινά) φαίνεται να μετατρέπεται σε στερεό. Όταν ανοίγετε τη γροθιά σας, το κολλοειδές διάλυμα ρέει σαν ένα κανονικό υγρό.
Πράγματα που πρέπει να θυμάστε
Η ειρωνεία είναι ότι είναι αδύνατο να αναμειγνύεται το άμυλο με νερό για πάντα, γιατί ως αποτέλεσμα του πειράματος, δεν λαμβάνετε μια ομοιογενή ουσία, αλλά ένα εναιώρημα. Με την πάροδο του χρόνου, τα σωματίδια της σκόνης θα διαχωριστούν από τα μόρια του νερού και θα σχηματίσουν ένα σκληρό κομμάτι στο κάτω μέρος της πλαστικής σας σακούλας. Αυτός είναι ο λόγος που ένα τέτοιο μη νευτώνειο υγρό φράζει αμέσως τους σωλήνες αποχέτευσης, αν το πάρετε και το ρίξετε στον νεροχύτη. Σε καμία περίπτωση μην το αδειάζετε στην αποχέτευση - είναι καλύτερα να το συσκευάσετε σε μια σακούλα και απλά να το πετάξετεσκουπιδότοπος.
