Какви са ненютонови течности? Примери със сигурност могат да се намерят дори във вашия хладилник, но живите пясъци се смятат за най-очевидния пример за научно чудо - течност и твърда едновременно поради суспендирани (суспендирани) частици.
Относно вискозитета
Сър Исак Нютон твърди, че вискозитетът или съпротивлението на флуида за изтичане зависи от температурата. Така например водата може да се превърне в лед и обратно точно под въздействието на нагревателни или охлаждащи елементи. Въпреки това, някои вещества, които съществуват в света, променят вискозитета поради прилагането на сила, а не поради промяна на температурата. Интересното е, че често използваният доматен сос, който става по-рядък при продължително разбъркване, се счита за ненютонова течност. Сметаната, от друга страна, се сгъстява при разбиване. Температурата не е важна за тези вещества - вискозитетът на ненютоновите течности се променя поради физическо въздействие.
Експеримент
За тези, които се интересуват от приложни науки или просто искатза да удивите вашите гости и приятели с невероятно прост и в същото време невероятно увлекателен научен експеримент, е създадена специална рецепта за разтвор на колоидно нишесте. Истинска ненютонова течност, приготвена буквално с две обикновени кулинарни съставки, ще удиви със своята консистенция както ученици, така и студенти. Всичко, от което се нуждаете, е нишесте и чиста вода, а резултатът е уникално вещество, което е едновременно течно и твърдо.
Рецепта
- Изсипете около една четвърт от пакетче царевично нишесте в чиста купа и бавно добавете около половин чаша вода. Намеси се. Понякога е по-удобно да приготвите разтвор на колоидно нишесте директно с ръцете си.
- Продължете да добавяте нишесте и вода на малки порции, докато получите консистенция като мед. Това е бъдещата ненютонова течност. Как да го направим хомогенен, ако всички опити за равномерно разбъркване завършват с неуспех? Не се безпокой; просто дайте на процеса повече време. В резултат на това за един пакет царевично нишесте най-вероятно ще ви трябват една до две чаши вода. Моля, имайте предвид, че веществото става по-плътно, когато добавите повече прах към него.
- Изсипете полученото вещество в тиган или съд за печене. Погледнете внимателно необичайната му консистенция, докато "твърдата" течност се излива. Разбъркайте веществото в кръг с показалеца си - отначало бавно, след това все по-бързо и по-бързопо-бързо, докато получите невероятна ненютонова течност.
Експерименти
И за целите на научното познание, и просто за забавление, можете да опитате следните експерименти:
- Плъзнете пръста си по повърхността на получения съсирек. Забелязахте ли нещо?
- Потопете цялата си ръка в мистериозната субстанция и се опитайте да я стиснете с пръсти и да я извадите от контейнера.
- Опитайте да търкаляте веществото между дланите си, за да оформите топка.
- Можете дори да ударите съсирека с дланта си с цялата си сила. Присъстващите зрители вероятно ще се разпръснат настрани, очаквайки да бъдат напръскани с разтвор на нишесте, но необичайното вещество ще остане в контейнера. (Освен ако, разбира се, не сте пощадили нишестето.)
- Ефектен експеримент се предлага от видео блогърите. За него ще ви трябва музикална колона, която трябва да бъде внимателно покрита с плътно хранително фолио на няколко слоя. Изсипете разтвора върху филма и включете музиката на висока сила на звука. Ще можете да изпитате зашеметяващи визуални ефекти, възможни само с това уникално съединение.
Ако правите експеримент в лаборатория пред ученици или студенти, попитайте ги защо не-нютонова течност се държи по начина, по който се държи. Защо изглежда твърдо, когато е стиснато в ръката, но се стича като сироп, когато пръстите не са стиснати? В края на дискусията можете да опаковате съсирека в голяма найлонова торбичка с цип, за да го запазите.до следващия път. Ще ви бъде полезно да демонстрирате свойствата на окачването.
Мистерия на веществото
Защо разтворът на колоидно нишесте се държи като твърдо вещество в някои случаи и като течност в други? Всъщност вие сте създали истинска ненютонова течност - вещество, което не отговаря на закона за вискозитета.
Нютон вярвал, че вискозитетът на веществото се променя само поради повишаване или намаляване на температурата. Например моторното масло тече лесно при нагряване и се сгъстява при охлаждане. Строго погледнато, ненютоновите флуиди също се подчиняват на този физически закон, но техният вискозитет също може да бъде променен чрез прилагане на сила или натиск. Когато стиснете колоиден съсирек в ръката си, неговата плътност се увеличава значително и (дори и временно) изглежда се превръща в твърдо вещество. Когато отворите юмрука си, колоидният разтвор тече като нормална течност.
Неща, които трябва да имате предвид
Иронията е, че е невъзможно да се смесва нишестето с вода завинаги, защото в резултат на експеримента не се получава хомогенна субстанция, а суспензия. С течение на времето праховите частици ще се отделят от водните молекули и ще образуват твърда бучка на дъното на найлоновия ви плик. Именно поради тази причина такава ненютонова течност моментално запушва канализационните тръби, ако просто я вземете и излеете в мивката. В никакъв случай не го изливайте в канализацията - по-добре е да го опаковате в торба и просто да го изхвърлитеулей за боклук.
