Kas yra ne Niutono skysčiai? Pavyzdžių tikrai galima rasti net jūsų šaldytuve, tačiau skraidantis smėlis laikomas akivaizdžiausiu mokslo stebuklo pavyzdžiu – skystas ir kietas tuo pačiu metu dėl suspenduotų (suspenduotų) dalelių.
Apie klampumą
Sonas Izaokas Niutonas teigė, kad skysčio klampumas arba atsparumas tekėjimui priklauso nuo temperatūros. Taigi, pavyzdžiui, vanduo gali virsti ledu ir atvirkščiai būtent veikiamas šildymo ar aušinimo elementų. Tačiau kai kurios pasaulyje egzistuojančios medžiagos keičia klampumą dėl jėgos, o ne dėl temperatūros pokyčių. Įdomu tai, kad dažniausiai naudojamas pomidorų padažas, kuris ilgai maišant tampa plonesnis, laikomas neniutono skysčiu. Kita vertus, plakant grietinėlė sutirštėja. Temperatūra šioms medžiagoms nėra svarbi – neniutono skysčių klampumas kinta dėl fizinio poveikio.
Eksperimentas
Tiems, kurie domisi taikomaisiais mokslais ar tiesiog noriNorėdami nustebinti savo svečius ir draugus neįtikėtinai paprastu ir kartu nuostabiai žaviu moksliniu eksperimentu, buvo sukurtas specialus koloidinio krakmolo tirpalo receptas. Tikras neniutoniškas skystis, pagamintas iš dviejų įprastų kulinarinių ingredientų, savo konsistencija nustebins ir moksleivius, ir studentus. Viskas, ko jums reikia, yra krakmolas ir grynas vanduo, o rezultatas yra unikali medžiaga, kuri yra ir skysta, ir kieta.
Receptas
- Į švarų dubenį supilkite maždaug ketvirtadalį pakelio kukurūzų krakmolo ir lėtai įpilkite maždaug pusę stiklinės vandens. Įsikišti. Kartais patogiau paruošti koloidinio krakmolo tirpalą tiesiai rankomis.
- Tęskite krakmolo ir vandens mažomis porcijomis, kol gausite medaus konsistenciją. Tai būsimas ne Niutono skystis. Kaip padaryti, kad jis būtų vienalytis, jei visi bandymai tolygiai maišyti baigiasi nesėkme? Nesijaudink; tiesiog skirkite procesui daugiau laiko. Dėl to vienai kukurūzų krakmolo pakuotei greičiausiai prireiks vienos ar dviejų stiklinių vandens. Atkreipkite dėmesį, kad medžiaga tampa tankesnė, kai į ją įpilate daugiau miltelių.
- Gaužtą medžiagą supilkite į keptuvę arba kepimo indą. Atidžiai pažiūrėkite į jo neįprastą konsistenciją, kai „kietas“skystis pila žemyn. Sumaišykite medžiagą ratu smiliumi – iš pradžių lėtai, paskui vis greičiaugreičiau, kol turėsite nuostabų neniutono skystį.
Eksperimentai
Tiek mokslo žinių tikslais, tiek savo malonumui galite išbandyti šiuos eksperimentus:
- Pirštu braukite per susidariusio krešulio paviršių. Ar ką nors pastebėjote?
- Pamerkite visą ranką į paslaptingą medžiagą ir pabandykite ją suspausti pirštais ir ištraukti iš talpyklos.
- Pabandykite ridenti medžiagą tarp delnų, kad susidarytumėte rutulį.
- Galite net pliaukštelėti į krešulį delnu iš visų jėgų. Susirinkę žiūrovai greičiausiai išsibarstys į šalį, tikėdamiesi, kad bus apipurkšti krakmolo tirpalu, tačiau neįprasta medžiaga liks talpykloje. (Nebent, žinoma, nepagailėjote krakmolo.)
- Vaizdo įrašų tinklaraštininkai siūlo įspūdingą eksperimentą. Jam prireiks muzikinės kolonėlės, kurią atsargiai keliais sluoksniais uždengti stora plėvele. Supilkite tirpalą ant plėvelės ir įjunkite muziką dideliu garsu. Galėsite patirti stulbinančius vaizdo efektus, įmanomus tik su šiuo unikaliu junginiu.
Jei atliekate eksperimentą laboratorijoje moksleivių ar studentų akivaizdoje, paklauskite jų, kodėl ne Niutono skystis elgiasi taip, kaip elgiasi. Kodėl suspaudus rankoje jis atrodo kietas, o suspaudus pirštus teka kaip sirupas? Diskusijos pabaigoje krešulį galite supakuoti į didelį plastikinį maišelį su užtrauktuku, kad jį išsaugotumėte.iki kito karto. Jums bus naudinga pademonstruoti pakabos savybes.
Esmės paslaptis
Kodėl koloidinis krakmolo tirpalas kai kuriais atvejais elgiasi kaip kietas, o kitais - kaip skystis? Tiesą sakant, jūs sukūrėte tikrą neniutono skystį – medžiagą, kuri nepaiso klampumo dėsnio.
Newtonas tikėjo, kad medžiagos klampumas keičiasi tik dėl temperatūros padidėjimo arba sumažėjimo. Pavyzdžiui, variklio alyva lengvai teka kaitinama, o atvėsusi sutirštėja. Griežtai kalbant, šiam fiziniam dėsniui paklūsta ir neniutono skysčiai, tačiau jų klampumas taip pat gali būti keičiamas naudojant jėgą ar slėgį. Suspaudus rankoje koloidinį krešulį, jo tankis gerokai padidėja, ir (net jei laikinai) jis tarsi virsta kieta medžiaga. Kai atidarote kumštį, koloidinis tirpalas teka kaip įprastas skystis.
Dalykai, kuriuos reikia atminti
Ironija ta, kad neįmanoma amžinai maišyti krakmolo su vandeniu, nes eksperimento metu gaunama ne vienalytė medžiaga, o suspensija. Laikui bėgant miltelių dalelės atsiskirs nuo vandens molekulių ir plastikinio maišelio apačioje sudarys kietą gumulą. Būtent dėl šios priežasties toks neniutoniškas skystis akimirksniu užkemša kanalizacijos vamzdžius, jei tik imi ir nupili į kriauklę. Jokiu būdu nepilkite į kanalizaciją – geriau supakuokite į maišelį ir tiesiog įmeskitešiukšlių latakas.
