Kaj so nenewtonske tekočine? Primere je zagotovo mogoče najti tudi v vašem hladilniku, a živi pesek velja za najbolj očiten primer znanstvenega čudeža – tekoč in trdno hkrati zaradi suspendiranih (suspendiranih) delcev.
O viskoznosti
Sir Isaac Newton je trdil, da je viskoznost ali odpornost tekočine na pretok odvisna od temperature. Tako se na primer voda lahko spremeni v led in obratno ravno pod vplivom grelnih ali hladilnih elementov. Vendar pa nekatere snovi, ki obstajajo na svetu, spreminjajo viskoznost zaradi uporabe sile in ne zaradi spremembe temperature. Zanimivo je, da pogosto uporabljana paradižnikova omaka, ki se ob daljšem mešanju tanjša, velja za nenewtonsko tekočino. Smetana pa se pri stepanju zgosti. Temperatura za te snovi ni pomembna – viskoznost nenewtonskih tekočin se spremeni zaradi fizičnega udarca.
Poskusi
Za tiste, ki jih zanima uporabna znanost ali si to samo želiteda svoje goste in prijatelje navdušite z neverjetno preprostim in hkrati neverjetno fascinantnim znanstvenim eksperimentom, je bil ustvarjen poseben recept za raztopino koloidne škroba. Prava nenewtonska tekočina, narejena iz dobesedno dveh navadnih kulinaričnih sestavin, bo s svojo konsistenco navdušila tako šolarje kot študente. Vse, kar potrebujete, sta škrob in čista voda, rezultat pa je edinstvena snov, ki je tako tekoča kot trdna.
recept
- Približno četrtino zavojčka koruznega škroba nalijte v čisto posodo in počasi dodajte približno pol kozarca vode. Posredujte. Včasih je bolj priročno pripraviti raztopino koloidnega škroba neposredno z rokami.
- Nadaljujte z dodajanjem škroba in vode v majhnih porcijah, dokler ne dobite konsistence, podobne medu. To je prihodnja nenewtonska tekočina. Kako ga narediti homogeno, če se vsi poskusi enakomernega mešanja končajo z neuspehom? Ne skrbi; samo dajte procesu več časa. Posledično boste za en paket koruznega škroba najverjetneje potrebovali en do dva kozarca vode. Upoštevajte, da snov postane bolj gosta, ko ji dodate več prahu.
- Nastalo snov vlijemo v ponev ali pekač. Pozorno poglejte njegovo nenavadno konsistenco, ko se "trdna" tekočina izlije. S kazalcem mešamo snov v krogu – najprej počasi, nato vse hitrejehitreje, dokler ne dobite neverjetne nenewtonske tekočine.
Poskusi
Tako za namene znanstvenega spoznanja in samo za zabavo lahko preizkusite naslednje poskuse:
- S prstom povlecite po površini nastalega strdka. Ste kaj opazili?
- Potopite celotno roko v skrivnostno snov in jo poskusite stisniti s prsti in jo potegniti iz posode.
- Poskusite kotaliti snov med dlanmi, da oblikujete kroglico.
- Strdek lahko celo udarite z dlanjo z vso močjo. Prisotni gledalci se bodo verjetno razkropili na stran in pričakujejo, da jih bodo poškropili z raztopino škroba, a nenavadna snov bo ostala v posodi. (Razen če seveda niste prihranili škroba.)
- Video blogerji ponujajo spektakularen eksperiment. Zanj boste potrebovali glasbeni stolpec, ki ga je treba v več plasteh skrbno prekriti z gosto folijo za živila. Raztopino nalijte na film in vklopite glasbo pri visoki glasnosti. Doživeli boste lahko osupljive vizualne učinke, ki so možni samo s to edinstveno spojino.
Če izvajate poskus v laboratoriju pred šolarji ali študenti, jih vprašajte, zakaj se ne-Newtonova tekočina obnaša tako, kot se. Zakaj se zdi trden, ko ga stisnemo v roki, a teče kot sirup, ko ne stisnemo prste? Na koncu razprave lahko strdek zapakirate v veliko plastično vrečko z zadrgo, da ga shranite.do naslednjič. Koristno vam bo pokazati lastnosti vzmetenja.
Skrivnost snovi
Zakaj se raztopina koloidnega škroba v nekaterih primerih obnaša kot trdna snov, v drugih pa kot tekočina? Pravzaprav ste ustvarili pravo nenewtonsko tekočino – snov, ki kljubuje zakonu viskoznosti.
Newton je verjel, da se viskoznost snovi spreminja samo zaradi povečanja ali znižanja temperature. Na primer, motorno olje pri segrevanju zlahka teče in se pri hlajenju zgosti. Strogo gledano, tudi nenewtonske tekočine upoštevajo ta fizikalni zakon, vendar se lahko njihova viskoznost spremeni tudi z uporabo sile ali pritiska. Ko v roki stisnete koloidni strdek, se njegova gostota znatno poveča in (četudi začasno) se zdi, da se spremeni v trdno snov. Ko odprete pest, koloidna raztopina teče kot običajna tekočina.
Stvari, ki si jih morate zapomniti
Ironija je, da je nemogoče večno mešati škrob z vodo, saj kot rezultat poskusa ne dobite homogene snovi, temveč suspenzijo. Sčasoma se bodo delci prahu ločili od molekul vode in tvorili trdo kepo na dnu vaše plastične vrečke. Prav zaradi tega taka nenewtonska tekočina takoj zamaši kanalizacijske cevi, če jo samo vzamete in zlijete v umivalnik. V nobenem primeru ga ne vlijte v odtok - bolje je, da ga zapakirate v vrečko in ga preprosto vržete vanjoodlagališče za smeti.
