سیالات غیر نیوتنی چیست؟ مطمئناً می‌توان نمونه‌هایی را حتی در یخچال شما پیدا کرد، اما شن‌های روان بارزترین نمونه از معجزه علمی - مایع و جامد همزمان به دلیل ذرات معلق (معلق) در نظر گرفته می‌شود.
درباره ویسکوزیته
سر آیزاک نیوتن استدلال کرد که ویسکوزیته یا مقاومت سیال در برابر جریان به دما بستگی دارد. بنابراین، برای مثال، آب می تواند دقیقاً تحت تأثیر عناصر گرمایش یا خنک کننده به یخ تبدیل شود و بالعکس. با این حال، برخی از مواد موجود در جهان به دلیل اعمال نیرو، ویسکوزیته را تغییر می دهند، نه به دلیل تغییر دما. جالب اینجاست که سس گوجه فرنگی معمولی که با هم زدن طولانی رقیق می شود، مایعی غیر نیوتنی در نظر گرفته می شود. از طرف دیگر خامه با هم زدن غلیظ می شود. دما برای این مواد مهم نیست - ویسکوزیته سیالات غیر نیوتنی به دلیل ضربه فیزیکی تغییر می کند.
آزمایش
برای کسانی که به علم کاربردی علاقه دارند یا فقط می خواهندبرای متحیر کردن مهمانان و دوستان خود با یک آزمایش علمی فوق العاده ساده و در عین حال شگفت انگیز، دستور العمل خاصی برای محلول نشاسته کلوئیدی ایجاد شده است. یک مایع غیر نیوتنی واقعی، که به معنای واقعی کلمه از دو ماده غذایی معمولی درست شده است، هم دانش‌آموزان و هم دانش‌آموزان را با قوام خود شگفت‌زده می‌کند. تنها چیزی که نیاز دارید نشاسته و آب خالص است و نتیجه یک ماده منحصر به فرد است که هم مایع و هم جامد است.
دستور پخت
- حدود یک چهارم بسته نشاسته ذرت را در یک کاسه تمیز بریزید و به آرامی حدود نصف لیوان آب اضافه کنید. دخالت. گاهی اوقات تهیه یک محلول نشاسته کلوئیدی به طور مستقیم با دست راحت تر است.
- به اضافه کردن نشاسته و آب در قسمت های کوچک ادامه دهید تا زمانی که قوام عسلی به دست آورید. این سیال غیر نیوتنی آینده است. چگونه می توان آن را یکدست کرد اگر همه تلاش ها برای هم زدن یکنواخت با شکست انجامید؟ نگران نباش؛ فقط به این پروسه زمان بیشتری بدهید. در نتیجه، برای یک بسته نشاسته ذرت، به احتمال زیاد به یک تا دو لیوان آب نیاز خواهید داشت. لطفاً توجه داشته باشید که وقتی پودر بیشتری به آن اضافه می‌کنید، این ماده متراکم‌تر می‌شود.
- ماده به دست آمده را در ماهیتابه یا ظرف پخت بریزید. با ریختن مایع "جامد" به قوام غیر معمول آن دقت کنید. ماده را با انگشت اشاره خود به صورت دایره ای هم بزنید - ابتدا به آرامی، سپس سریعتر و سریعترسریع تر تا زمانی که یک مایع غیر نیوتنی شگفت انگیز داشته باشید.
آزمایشات
هم برای اهداف دانش علمی و هم برای سرگرمی، می توانید آزمایش های زیر را امتحان کنید:
- انگشت خود را روی سطح لخته به دست آمده بکشید. متوجه چیزی شدی؟
- تمام دست خود را در ماده مرموز غوطه ور کنید و سعی کنید آن را با انگشتان خود فشار دهید و از ظرف بیرون بکشید.
- سعی کنید ماده را بین کف دست خود بچرخانید تا یک توپ تشکیل شود.
- حتی می توانید با تمام توان خود با کف دست به لخته سیلی بزنید. تماشاگران حاضر احتمالاً به طرفین پراکنده می شوند و انتظار دارند محلول نشاسته به آنها پاشیده شود، اما ماده غیرعادی در ظرف باقی می ماند. (البته مگر اینکه از نشاسته صرفه جویی کنید.)
- آزمایشی دیدنی توسط وبلاگ نویسان ویدئویی ارائه شده است. برای او به یک ستون موسیقی نیاز دارید که باید با دقت با فیلم چسبناک ضخیم در چندین لایه پوشانده شود. محلول را روی فیلم بریزید و موسیقی را با صدای زیاد روشن کنید. فقط با این ترکیب منحصر به فرد می توانید جلوه های بصری خیره کننده ای را تجربه کنید.
اگر آزمایشی را در آزمایشگاه در حضور دانش‌آموزان یا دانش‌آموزان انجام می‌دهید، از آنها بپرسید که چرا یک مایع غیرنیوتنی به این شکل رفتار می‌کند. چرا وقتی در دست فشرده می شود جامد به نظر می رسد، اما وقتی انگشتان باز می شوند مانند شربت جاری می شود؟ در پایان بحث، می توانید لخته را در یک کیسه پلاستیکی بزرگ با زیپ بسته بندی کنید تا آن را حفظ کنید.تا دفعه بعد. نشان دادن خواص تعلیق برای شما مفید خواهد بود.
معمای جوهر
چرا یک محلول نشاسته کلوئیدی در برخی موارد مانند یک جامد و در موارد دیگر مانند یک مایع رفتار می کند؟ در واقع، شما یک مایع غیرنیوتنی واقعی ایجاد کرده اید - ماده ای که قانون ویسکوزیته را به چالش می کشد.
نیوتن معتقد بود که ویسکوزیته یک ماده تنها به دلیل افزایش یا کاهش دما تغییر می کند. به عنوان مثال، روغن موتور هنگام گرم شدن به راحتی جریان می یابد و در هنگام سرد شدن غلیظ می شود. به بیان دقیق، سیالات غیر نیوتنی نیز از این قانون فیزیکی پیروی می کنند، اما ویسکوزیته آنها را نیز می توان با اعمال نیرو یا فشار تغییر داد. هنگامی که یک لخته کلوئیدی را در دست خود فشار می دهید، چگالی آن به میزان قابل توجهی افزایش می یابد و (حتی به طور موقت) به نظر می رسد که به یک جامد تبدیل می شود. وقتی مشت خود را باز می کنید، محلول کلوئیدی مانند یک مایع معمولی جریان دارد.
چیزهایی که باید در نظر داشته باشید
کنایه از این است که مخلوط کردن نشاسته با آب برای همیشه غیرممکن است، زیرا در نتیجه آزمایش، یک ماده همگن به دست نمی آید، بلکه یک سوسپانسیون است. با گذشت زمان، ذرات پودر از مولکول های آب جدا می شوند و یک توده سخت در انتهای کیسه پلاستیکی شما تشکیل می دهند. به همین دلیل است که چنین مایع غیر نیوتنی فوراً لوله های فاضلاب را مسدود می کند، اگر فقط آن را بگیرید و در سینک بریزید. به هیچ وجه آن را در زهکش نریزید - بهتر است آن را در یک کیسه بسته بندی کنید و فقط آن را در آن بیندازید.سطل زباله.
