Mis on mitte-Newtoni vedelikud? Näiteid võib kindlasti leida isegi teie külmikust, kuid vesiliiva peetakse kõige ilmsemaks näiteks teaduslikust imest – hõljuvate (hõljuvate) osakeste tõttu ühtaegu vedel ja tahke.
Teave viskoossuse kohta
Sir Isaac Newton väitis, et vedeliku viskoossus ehk takistus voolule oleneb temperatuurist. Nii võib näiteks vesi muutuda jääks ja vastupidi täpselt kütte- või jahutuselementide mõjul. Kuid mõned maailmas eksisteerivad ained muudavad viskoossust jõu rakendamise, mitte temperatuuri muutumise tõttu. Huvitav on see, et tavapäraselt kasutatavat tomatikastet, mis muutub pikaajalisel segamisel vedelamaks, peetakse mitte-Newtoni vedelikuks. Kreem seevastu pakseneb vahustades. Temperatuur pole nende ainete puhul oluline – mitte-Newtoni vedelike viskoossus muutub füüsikalise mõju tõttu.
Katse
Neile, kes tunnevad huvi rakendusteaduse vastu või lihts alt soovivad seda tehaüllatamaks oma külalisi ja sõpru uskumatult lihtsa ja samas hämmastav alt põneva teadusliku eksperimendiga, on loodud spetsiaalne kolloidse tärkliselahuse retsept. Tõeline mitte-Newtoni vedelik, mis on valmistatud sõna otseses mõttes kahest tavalisest kulinaarsest koostisosast, hämmastab oma konsistentsiga nii koolilapsi kui ka tudengeid. Kõik, mida vajate, on tärklis ja puhas vesi ning tulemuseks on ainulaadne aine, mis on nii vedel kui ka tahke aine.
Retsept
- Valage umbes veerand pakist maisitärklist puhtasse kaussi ja lisage aeglaselt umbes pool klaasi vett. Vahele segama. Mõnikord on mugavam valmistada kolloidtärklise lahust otse oma kätega.
- Jätkake tärklise ja vee lisamist väikeste portsjonitena, kuni saavutate meelaadse konsistentsi. See on tulevane mitte-Newtoni vedelik. Kuidas muuta see homogeenseks, kui kõik katsed ühtlaselt segada lõppevad ebaõnnestumisega? Ära muretse; lihts alt andke protsessile rohkem aega. Selle tulemusena vajate ühe maisitärklise pakendi jaoks suure tõenäosusega ühte kuni kahte klaasi vett. Pange tähele, et aine muutub tihedamaks, kui lisate sellele rohkem pulbrit.
- Valage saadud aine praepannile või ahjuvormi. Vaadake tähelepanelikult selle ebatavalist konsistentsi, kui "tahke" vedelik alla kallab. Sega ainet nimetissõrmega ringikujuliselt – alguses aeglaselt, siis järjest kiireminikiiremini, kuni teil on hämmastav mitte-Newtoni vedelik.
Katsed
Nii teaduslike teadmiste eesmärgil kui ka oma lõbuks võite proovida järgmisi katseid:
- Libistage sõrm üle tekkinud trombi pinna. Kas märkasite midagi?
- Kastke kogu oma käsi salapärasesse ainesse ja proovige seda sõrmedega pigistada ja konteinerist välja tõmmata.
- Proovige ainet peopesade vahel veeretada, et moodustada pall.
- Võite trombile isegi kõigest jõust peopesaga laksutada. Kohalolevad pe altvaatajad pudenevad ilmselt külili, lootes, et neile pritsitakse tärkliselahust, kuid ebatavaline aine jääb anumasse. (Kui te muidugi tärklist ei säästnud.)
- Videoblogijad pakuvad suurejoonelist katset. Tema jaoks on teil vaja muusikatulpa, mis tuleks mitmes kihis hoolik alt katta paksu toidukilega. Valage lahus kilele ja lülitage muusika suure helitugevusega sisse. Saate kogeda hämmastavaid visuaalseid efekte, mis on võimalikud ainult selle ainulaadse ühendiga.
Kui teete katset laboris kooliõpilaste või üliõpilaste silme all, küsige neilt, miks mitte-Newtoni vedelik käitub nii, nagu ta käitub. Miks tundub see käes pigistades tahke, kuid kui sõrmed on lahti surutud, voolab see nagu siirup? Arutelu lõpus võid trombi päästmiseks pakkida suurde tõmblukuga kilekotti.järgmise korrani. Teil on kasulik demonstreerida vedrustuse omadusi.
Sisu müsteerium
Miks käitub kolloidse tärklise lahus mõnel juhul tahke ja mõnel juhul vedelikuna? Tegelikult olete loonud tõelise mitte-Newtoni vedeliku – aine, mis eirab viskoossuse seadust.
Newton uskus, et aine viskoossus muutub ainult temperatuuri tõusu või languse tõttu. Näiteks mootoriõli voolab kergesti kuumutamisel ja pakseneb jahutamisel. Rangelt võttes järgivad seda füüsikaseadust ka mitte-Newtoni vedelikud, kuid nende viskoossust saab muuta ka jõu või rõhu rakendamisega. Kui pigistate käes kolloidset trombi, suureneb selle tihedus märkimisväärselt ja (isegi kui ajutiselt) näib, et see muutub tahkeks aineks. Kui avate oma rusika, voolab kolloidlahus nagu tavaline vedelik.
Asjad, mida meeles pidada
Iroonia seisneb selles, et tärklist on võimatu igavesti veega segada, sest katse tulemusena ei saa te homogeenset ainet, vaid suspensiooni. Aja jooksul eralduvad pulbriosakesed veemolekulidest ja moodustavad kilekoti põhja kõva tüki. Just sel põhjusel ummistab selline mitte-Newtoni vedelik koheselt kanalisatsioonitorud, kui lihts alt võtta ja kraanikaussi alla valada. Ärge mingil juhul valage seda kanalisatsiooni - parem on see kotti pakkida ja lihts alt sisse visataprügirenn.
