Mitä ovat ei-newtonilaiset nesteet? Esimerkkejä löytyy varmasti jopa jääkaapistasi, mutta juoksevaa hiekkaa pidetään ilmeisimpänä esimerkkinä tieteellisestä ihmeestä - nestemäistä ja kiinteää samanaikaisesti suspendoituneiden (suspendoituneiden) hiukkasten vuoksi.
Tietoja viskositeetista
Sir Isaac Newton väitti, että nesteen viskositeetti tai virtausvastus riippuu lämpötilasta. Joten esimerkiksi vesi voi muuttua jääksi ja päinvastoin juuri lämmitys- tai jäähdytyselementtien vaikutuksesta. Jotkut maailmassa olevat aineet kuitenkin muuttavat viskositeettia voiman vaikutuksesta, eivät lämpötilan muutoksesta. Mielenkiintoista on, että yleisesti käytettyä tomaattikastiketta, joka ohenee pitkään sekoittaen, pidetään ei-newtonilaisena nesteenä. Kerma sen sijaan paksunee vatkatessaan. Lämpötila ei ole tärkeä näille aineille - ei-newtonilaisten nesteiden viskositeetti muuttuu fysikaalisen vaikutuksen seurauksena.
Kokeilu
Sovelletusta tieteestä kiinnostuneille tai vain haluavillehämmästyttääksesi vieraasi ja ystäväsi uskomattoman yksinkertaisella ja samalla hämmästyttävän kiehtovalla tieteellisellä kokeella, on luotu erityinen resepti kolloidiselle tärkkelysliuokselle. Todellinen ei-newtonilainen neste, joka on valmistettu kirjaimellisesti kahdesta tavallisesta kulinaarisesta ainesosasta, hämmästyttää sekä koululaiset että opiskelijat koostumuksellaan. Tarvitset vain tärkkelystä ja puhdasta vettä, ja tuloksena on ainutlaatuinen aine, joka on sekä nestemäinen että kiinteä.
Resepti
- Kaada noin neljäsosa paketista maissitärkkelystä puhtaaseen kulhoon ja lisää hitaasti noin puoli lasillista vettä. Puuttua asiaan. Joskus on kätevämpää valmistaa kolloidinen tärkkelysliuos suoraan käsin.
- Jatka tärkkelyksen ja veden lisäämistä pienissä erissä, kunnes koostumus on hunajamainen. Tämä on tulevaisuuden ei-newtonilainen neste. Kuinka tehdä siitä homogeeninen, jos kaikki yritykset sekoittaa tasaisesti päättyvät epäonnistumiseen? Älä huoli; anna prosessille enemmän aikaa. Tämän seurauksena yhtä maissitärkkelyspakkausta varten tarvitset todennäköisesti yhdestä kahteen lasillista vettä. Huomaa, että aineesta tulee tiheämpää, kun lisäät siihen lisää jauhetta.
- Kaada saatu aine paistinpannulle tai uunivuokaan. Katso tarkasti sen epätavallista koostumusta, kun "kiinteä" neste kaatuu alas. Sekoita ainetta ympyrässä etusormella - aluksi hitaasti, sitten nopeammin ja nopeamminnopeammin, kunnes sinulla on hämmästyttävä ei-newtonilainen neste.
Kokeilut
Sekä tieteellisen tiedon vuoksi että huvin vuoksi voit kokeilla seuraavia kokeita:
- Liu'uta sormesi syntyneen hyytymän pinnan yli. Huomasitko mitään?
- Upota koko kätesi salaperäiseen aineeseen ja yritä puristaa sitä sormillasi ja vetää se ulos säiliöstä.
- Kokeile pyöritellä ainetta kämmenmiesi välissä pallon muodostamiseksi.
- Voit jopa lyödä hyytymää kämmenelläsi kaikin voimin. Paikalla olevat katsojat todennäköisesti hajoavat sivulle odottaen, että heille ruiskutetaan tärkkelysliuosta, mutta epätavallinen aine jää säiliöön. (Ellet tietysti säästänyt tärkkelystä.)
- Videobloggaajat tarjoavat upean kokeilun. Hänelle tarvitset musiikkipylvään, joka on peitettävä huolellisesti paksulla kalvolla useissa kerroksissa. Kaada liuos kalvon päälle ja käynnistä musiikki suurella äänenvoimakkuudella. Voit kokea upeita visuaalisia tehosteita, jotka ovat mahdollisia vain tällä ainutlaatuisella yhdisteellä.
Jos teet koetta laboratoriossa koululaisten tai opiskelijoiden edessä, kysy heiltä, miksi ei-newtonilainen neste käyttäytyy niin kuin se käyttäytyy. Miksi se näyttää kiinteältä, kun sitä puristetaan kädessä, mutta silti valuu kuin siirappi, kun sormia ei puristeta? Keskustelun päätteeksi voit pakata hyytymän isoon muovipussiin, jossa on vetoketju sen säästämiseksi.ensi kertaan. Sinun on hyödyllistä esitellä jousituksen ominaisuudet.
Aineen mysteeri
Miksi kolloidinen tärkkelysliuos käyttäytyy joissain tapauksissa kiinteänä aineena ja toisissa kuten nesteenä? Itse asiassa olet luonut todellisen ei-newtonilaisen nesteen – aineen, joka uhmaa viskositeetin lakia.
Newton uskoi, että aineen viskositeetti muuttuu vain lämpötilan nousun tai laskun seurauksena. Esimerkiksi moottoriöljy valuu helposti kuumennettaessa ja paksuuntuu jäähtyessään. Tarkkaan ottaen myös ei-newtonilaiset nesteet noudattavat tätä fysikaalista lakia, mutta niiden viskositeettia voidaan muuttaa myös voiman tai paineen avulla. Kun puristat kolloidista hyytymää kädessäsi, sen tiheys kasvaa merkittävästi ja (vaikka väliaikaisesti) se näyttää muuttuvan kiinteäksi aineeksi. Kun avaat nyrkkisi, kolloidinen liuos virtaa kuin normaali neste.
Muistettavaa
Ironista on, että tärkkelystä on mahdotonta sekoittaa veteen ikuisesti, koska kokeen tuloksena et saa homogeenista ainetta, vaan suspensiota. Ajan myötä jauhehiukkaset erottuvat vesimolekyyleistä ja muodostavat kovan kokkarin muovipussin pohjalle. Tästä syystä tällainen ei-newtonilainen neste tukkii välittömästi viemäriputket, jos vain otat sen ja kaadat sen pesu altaaseen. Älä missään tapauksessa kaada sitä viemäriin - on parempi pakata se pussiin ja vain heittää se sisäänroskakouru.
