Co to są płyny nienewtonowskie? Przykłady z pewnością można znaleźć nawet w twojej lodówce, ale ruchome piaski są uważane za najbardziej oczywisty przykład cudu naukowego - płynny i stały jednocześnie dzięki zawieszonym (zawieszonym) cząsteczkom.
O lepkości
Sir Isaac Newton argumentował, że lepkość lub opór przepływu płynu zależy od temperatury. Na przykład woda może zamieniać się w lód i odwrotnie właśnie pod wpływem elementów grzejnych lub chłodzących. Jednak niektóre substancje, które istnieją na świecie, zmieniają lepkość na skutek działania siły, a nie zmiany temperatury. Co ciekawe, powszechnie stosowany sos pomidorowy, który przy dłuższym mieszaniu staje się rzadszy, uważany jest za płyn nienewtonowski. Śmietana natomiast gęstnieje podczas ubijania. Temperatura nie jest istotna dla tych substancji - lepkość płynów nienewtonowskich zmienia się pod wpływem fizycznego uderzenia.
Eksperyment
Dla tych, którzy interesują się naukami stosowanymi lub po prostu chcąaby zadziwić swoich gości i przyjaciół niezwykle prostym, a jednocześnie niezwykle fascynującym eksperymentem naukowym, stworzono specjalny przepis na roztwór skrobi koloidalnej. Prawdziwy nienewtonowski płyn, zrobiony z dosłownie dwóch zwyczajnych składników kulinarnych, zadziwi swoją konsystencją zarówno uczniów, jak i uczniów. Wszystko czego potrzebujesz to skrobia i czysta woda, a wynikiem jest wyjątkowa substancja, która jest zarówno płynna, jak i stała.
Przepis
- Wlej około jednej czwartej paczki skrobi kukurydzianej do czystej miski i powoli dodaj około pół szklanki wody. Interweniować. Czasami wygodniej jest przygotować roztwór skrobi koloidalnej bezpośrednio rękami.
- Kontynuuj dodawanie skrobi i wody małymi porcjami, aż uzyskasz miodową konsystencję. To jest przyszły płyn nienewtonowski. Jak sprawić, by była jednorodna, jeśli wszystkie próby równomiernego mieszania kończą się niepowodzeniem? Nie martw się; po prostu daj procesowi więcej czasu. W rezultacie na jedno opakowanie mąki kukurydzianej najprawdopodobniej będziesz potrzebować od jednej do dwóch szklanek wody. Należy pamiętać, że substancja staje się gęstsza w miarę dodawania do niej większej ilości proszku.
- Wlej powstałą substancję na patelnię lub naczynie do pieczenia. Przyjrzyj się uważnie jego niezwykłej konsystencji, gdy „stały” płyn spływa. Palcem wskazującym mieszaj substancję w kółko - najpierw powoli, potem coraz szybciejszybciej, aż uzyskasz niesamowity nienewtonowski płyn.
Eksperymenty
Zarówno w celach naukowych, jak i dla zabawy, możesz wypróbować następujące eksperymenty:
- Przesuń palcem po powierzchni powstałego skrzepu. Czy coś zauważyłeś?
- Zanurz całą rękę w tajemniczej substancji i spróbuj ścisnąć ją palcami i wyciągnąć z pojemnika.
- Spróbuj zwinąć substancję między dłońmi, aby uformować kulkę.
- Możesz nawet uderzyć skrzep dłonią z całej siły. Obecni widzowie prawdopodobnie rozproszą się na bok, spodziewając się spryskania roztworem skrobi, ale niezwykła substancja pozostanie w pojemniku. (O ile oczywiście nie oszczędziłeś skrobi.)
- Spektakularny eksperyment oferują blogerzy wideo. Dla niego będziesz potrzebował kolumny muzycznej, którą należy starannie przykryć grubą folią spożywczą w kilku warstwach. Wylej roztwór na film i włącz muzykę przy dużej głośności. Będziesz mógł doświadczyć oszałamiających efektów wizualnych możliwych tylko z tym wyjątkowym związkiem.
Jeśli przeprowadzasz eksperyment w laboratorium na oczach uczniów lub studentów, zapytaj ich, dlaczego płyn nienewtonowski zachowuje się w ten sposób. Dlaczego wydaje się solidny, gdy jest ściśnięty w dłoni, a płynie jak syrop, gdy palce nie są zaciśnięte? Na koniec dyskusji możesz zapakować skrzep do dużej plastikowej torby z zamkiem błyskawicznym, aby go uratować.do następnego razu. Przyda Ci się zademonstrowanie właściwości zawieszenia.
Tajemnica substancji
Dlaczego roztwór skrobi koloidalnej w niektórych przypadkach zachowuje się jak ciało stałe, aw innych jak ciecz? W rzeczywistości stworzyłeś prawdziwy nienewtonowski płyn - substancję, która przeczy prawu lepkości.
Newton uważał, że lepkość substancji zmienia się tylko ze względu na wzrost lub spadek temperatury. Na przykład olej silnikowy łatwo płynie po podgrzaniu i gęstnieje po ochłodzeniu. Ściśle mówiąc, płyny nienewtonowskie również podlegają temu prawu fizycznemu, ale ich lepkość można również zmienić, stosując siłę lub ciśnienie. Kiedy ściskasz koloidalny skrzep w dłoni, jego gęstość znacznie się zwiększa i (nawet chwilowo) wydaje się, że zamienia się w ciało stałe. Kiedy otwierasz pięść, koloidalny roztwór płynie jak normalna ciecz.
O czym należy pamiętać
Jak na ironię niemożliwe jest mieszanie skrobi z wodą na zawsze, ponieważ w wyniku eksperymentu nie otrzymuje się jednorodnej substancji, ale zawiesinę. Z czasem cząsteczki proszku oddzielą się od cząsteczek wody i utworzą twardą grudkę na dnie plastikowej torby. Z tego powodu taka nienewtonowska ciecz natychmiast zatyka rury kanalizacyjne, jeśli po prostu ją weźmiesz i wylejesz do zlewu. W żadnym wypadku nie wlewaj go do odpływu - lepiej zapakować go do torby i po prostu wrzucićzsyp na śmieci.
