Што такое неньютоновская вадкасць? Прыклады і эксперыменты

Што такое неньютоновские вадкасці? Прыклады напэўна можна выявіць нават у вас у халадзільніку, аднак найбольш відавочным узорам навуковага цуду лічыцца зыбучыя пясок - цякучы і цвёрды адначасова дзякуючы узважаным (суспендированным) часціцам.

Аб глейкасці

Сэр Ісаак Ньютан сцвярджаў, што глейкасць, або рэзістэнтнасць вадкасці да плыні, залежыць ад тэмпературы. Так, да прыкладу, вада можа ператварыцца ў лёд і назад менавіта пад уздзеяннем награваюць або ахаладжальных элементаў. Аднак некаторыя субстанцыі, якія існуюць у свеце, мяняюць глейкасць прычыны прымянення сілы, а не змены тэмпературы. Цікава, што да неньютоновским вадкасцям прылічаюць паўсюдна ўжываецца таматавы соус, які становіцца жыжцы пры ўмове працяглага выраблення. Вяршкі ж, наадварот, гусне пры ўзбівання. Гэтых рэчываў не важная тэмпература - глейкасць неньютоновских вадкасцяў мяняецца з прычыны фізічнага ўздзеяння.

эксперымент

Для тых, хто цікавіцца пытаннямі прыкладной навукі або проста жадае ўразіць сваіх гасцей і сяброў неверагодна простым і ў той жа час ўзрушаюча займальным навуковым эксперыментам, створаны адмысловы рэцэпт коллоідного крухмальнага раствора. Сапраўдная неньютоновская вадкасць, сваімі рукамі зробленая літаральна з двух звычайных кулінарных інгрэдыентаў, уразіць сваёй сумессю і школьнікаў, і студэнтаў. Вам спатрэбіцца толькі крухмал і чыстая вада, а ў выніку атрымаецца унікальнае рэчыва, якое з'яўляецца адначасова і вадкасцю, і цвёрдым целам.

рэцэпт

• Высыпце прыблізна чвэрць ўпакоўкі кукурузнага крухмалу ў чыстую міску і павольна ўліце прыкладна паўшклянкі вады. Перашкодзьце. Часам зручней рыхтаваць калоіднай крухмальны раствор прама рукамі.
• Працягвайце дадаваць крухмал і ваду невялікімі порцыямі да таго часу, пакуль у вас не атрымаецца субстанцыя, па кансістэнцыі якая нагадвае мёд. Гэта будучая неньютоновская вадкасць. Як зрабіць яе аднастайнай, калі ўсе спробы раўнамернага выраблення сканчаюцца правалам? Не турбуйцеся; проста надасце працэсу пабольш часу. У выніку на адну ўпакоўку кукурузнага крухмалу ў вас, хутчэй за ўсё, сыдзе ад аднаго да двух шклянак вады. Звярніце ўвагу: рэчыва набывае вялікую шчыльнасць па меры таго, як вы дадаеце ў яго ўсё больш парашка.
• Выліце атрыманую субстанцыю ў патэльню або форму для выпечкі. Прыгледзьцеся да яе незвычайнай кансістэнцыі, пакуль "цвёрдая" вадкасць льецца ўніз. Змяшайце рэчыва па крузе паказальным пальцам - спачатку павольна, затым усё хутчэй і хутчэй, пакуль у вас не атрымаецца дзіўная неньютоновская вадкасць.

досведы

Як у мэтах навуковага пазнання, так і проста дзеля забавы, можна паспрабаваць правесці наступныя эксперыменты:

• Правядзіце пальцам па паверхні атрыманага згустку. Ці заўважылі вы што-небудзь?
• Пагрузіце ўсю пэндзаль рукі ў загадкавае рэчыва і паспрабуйце сціснуць яго пальцамі і выцягнуць вонкі з кантэйнера.
• Паспрабуйце пакатаць субстанцыю ў далонях, каб зляпіць шарык.
• Можна нават з усёй сілы пляснуць па згустку далонню. Прысутныя гледачы напэўна разбягуцца ў бакі, чакаючы, што іх зараз апырсканыя крухмальным растворам, аднак незвычайнае рэчыва застанецца ў кантэйнеры. (Калі, зразумела, вы не пашкадавалі крухмалу.)
• Відовішчны эксперымент прапануюць видеоблогеры. Для яго вам спатрэбіцца музычная калонка, якую варта акуратна абцягнуць шчыльнай харчовай плёнкай у некалькі пластоў. Выліце раствор на плёнку і уключыце музыку на вялікай гучнасці. Вы зможаце назіраць цудоўныя візуальныя эфекты, магчымыя толькі пры ўжыванні гэтага унікальнага складу.

Калі вы праводзіце эксперымент у лабараторыі перад школьнікамі ці студэнтамі, спытаеце іх, чаму неньютоновская вадкасць паводзіць сябе менавіта такім чынам. Па якой прычыне яна здаецца цвёрдым целам, калі сціснуць яе ў руцэ, але пры гэтым цячэ, як сіроп, калі расціснуць пальцы? Па заканчэнні дыскусіі можна спакаваць згустак ў вялікі пластыкавы пакет з зашпількай-маланкай, каб захаваць яго да наступнага разу. Ён спатрэбіцца вам для дэманстрацыі уласцівасцяў завісі.

таямніца рэчывы

Чаму ў адных выпадках калоіднай крухмальны раствор паводзіць сябе як цвёрдае цела, а ў іншых - як вадкасць? На самай справе вамі была створана сапраўдная неньютоновская вадкасць - рэчыва, адрынаньнем закон глейкасці.

Ньютан лічыў, што глейкасць рэчывы мяняецца толькі з прычыны павышэння ці паніжэння тэмпературы. Да прыкладу, маторны алей лёгка цячэ пры нагрэве і набывае асаблівую гушчыню пры астуджэнні. Строга кажучы, неньютоновские вадкасці таксама падпарадкоўваюцца гэтаму фізічнаму закону, але пры гэтым іх глейкасць можна змяніць і шляхам прымянення сілы або ціску. Калі вы сціскаеце калоіднай згустак у руцэ, яго шчыльнасць істотна павялічваецца, і (хай нават часова) ён як быццам ператвараецца ў цвёрдае цела. Калі вы расціскаць кулак, калоіднай раствор цячэ як звычайная вадкасць.

Што трэба мець на ўвазе

Іронія заключаецца ў тым, што немагчыма змяшаць крухмал з вадой назаўжды, так як у выніку эксперыменту ў вас атрымліваецца не аднастайнае рэчыва, а завісь. З часам часцінкі парашка адпластавацца ад малекул вады і збяруцца ў цвёрды камячок на дне вашага пластыкавага пакета. Менавіта з гэтай прычыны падобная неньютоновская вадкасць імгненна засмечвае каналізацыйныя трубы, калі проста ўзяць і выліць яе ў ракавіну. Ні ў якім разе не вылівайце яе ў вадасцёк - лепш спакуйце ў пакет і проста выкіньце ў смеццеправод.