ما هي السوائل غير النيوتونية؟ يمكن بالتأكيد العثور على أمثلة حتى في ثلاجتك ، لكن الرمال المتحركة تعتبر المثال الأكثر وضوحًا للمعجزة العلمية - سائلة وصلبة في نفس الوقت بسبب الجسيمات المعلقة (المعلقة).
حول اللزوجة
جادل السير إسحاق نيوتن بأن اللزوجة ، أو مقاومة السائل للتدفق ، تعتمد على درجة الحرارة. لذلك ، على سبيل المثال ، يمكن أن يتحول الماء إلى جليد والعكس صحيح تحت تأثير عناصر التسخين أو التبريد. ومع ذلك ، فإن بعض المواد الموجودة في العالم تغير اللزوجة بسبب تطبيق القوة ، وليس بسبب تغير درجة الحرارة. ومن المثير للاهتمام أن صلصة الطماطم شائعة الاستخدام ، والتي تصبح أرق مع التحريك لفترات طويلة ، تعتبر سائلًا غير نيوتوني. من ناحية أخرى ، يتكاثف الكريم عند الجلد. درجة الحرارة ليست مهمة لهذه المواد - تتغير لزوجة السوائل غير النيوتونية بسبب التأثير المادي.
تجربة
لمن يهتم بالعلوم التطبيقية أو يريد فقطلتدهش ضيوفك وأصدقائك بتجربة علمية بسيطة بشكل لا يصدق وفي نفس الوقت رائعة بشكل مذهل ، تم إنشاء وصفة خاصة لحل النشا الغروي. سائل حقيقي غير نيوتوني ، مصنوع من مكونين طهيين عاديين ، سوف يدهش كل من تلاميذ المدارس والطلاب بتماسكه. كل ما تحتاجه هو النشا والماء النقي والنتيجة مادة فريدة تكون سائلة وصلبة في نفس الوقت.
وصفة
- اسكب حوالي ربع علبة نشا الذرة في وعاء نظيف وأضف ببطء حوالي نصف كوب من الماء. تدخل. في بعض الأحيان يكون من الأنسب تحضير محلول النشا الغروي بيديك مباشرة.
- استمر في إضافة النشا والماء بكميات صغيرة حتى تحصل على قوام يشبه العسل. هذا هو السائل غير النيوتوني المستقبلي. كيف نجعلها متجانسة إذا انتهت كل محاولات التحريك بالتساوي بالفشل؟ لا تقلق؛ فقط امنح العملية مزيدًا من الوقت. نتيجة لذلك ، بالنسبة لحزمة واحدة من نشا الذرة ، ستحتاج على الأرجح إلى كوب أو كوبين من الماء. مع العلم أن المادة تصبح أكثر كثافة كلما أضفت إليها المزيد من البودرة.
- صب المادة الناتجة في مقلاة أو طبق خبز. انظر عن كثب إلى قوامه غير المعتاد بينما يتدفق السائل "الصلب". حرك المادة في دائرة بإصبعك - ببطء في البداية ، ثم بشكل أسرع وأسرعأسرع حتى يكون لديك سائل غير نيوتوني مذهل.
تجارب
لأغراض المعرفة العلمية وللمتعة فقط يمكنك تجربة التجارب التالية:
- حرك إصبعك على سطح الجلطة الناتجة. هل لاحظت أي شيء؟
- اغمر يدك بالكامل في المادة الغامضة وحاول الضغط عليها بأصابعك واسحبها من الحاوية.
- حاول دحرجة المادة بين راحتي يديك لتشكيل كرة.
- يمكنك حتى صفع الجلطة بكفك بكل قوتك. من المحتمل أن يتفرق المتفرجون الموجودون على الجانب ، متوقعين أن يتم رشهم بمحلول النشا ، لكن المادة غير المعتادة ستبقى في الحاوية. (إلا إذا حافظتم على النشا بالطبع).
- تجربة رائعة يقدمها مدونو الفيديو. بالنسبة له ، ستحتاج إلى عمود موسيقى ، يجب تغطيته بعناية بطبقة سميكة من التشبث في عدة طبقات. اسكب المحلول على الفيلم وشغل الموسيقى بمستوى صوت عالٍ. ستتمكن من تجربة تأثيرات بصرية مذهلة ممكنة فقط مع هذا المركب الفريد.
إذا كنت تجري تجربة في معمل أمام تلاميذ المدارس أو الطلاب ، فاسألهم عن سبب تصرف سائل غير نيوتوني بالطريقة التي يتصرف بها. لماذا يبدو صلبًا عند ضغطه في اليد ، ولكنه يتدفق مثل الشراب عندما تكون الأصابع مطوية؟ في نهاية المناقشة ، يمكنك حزم الجلطة في كيس بلاستيكي كبير مع سحاب لحفظها.حتى المرة القادمة. سيكون من المفيد لك توضيح خصائص التعليق.
لغز الجوهر
لماذا يتصرف محلول النشا الغروي كمادة صلبة في بعض الحالات ، وكسائل في حالات أخرى؟ في الواقع ، لقد قمت بإنشاء سائل حقيقي غير نيوتوني - مادة تتحدى قانون اللزوجة.
يعتقد نيوتن أن لزوجة مادة ما تتغير فقط بسبب ارتفاع درجة الحرارة أو انخفاضها. على سبيل المثال ، يتدفق زيت المحرك بسهولة عند تسخينه ويثخن عند تبريده. بالمعنى الدقيق للكلمة ، تخضع السوائل غير النيوتونية أيضًا لهذا القانون الفيزيائي ، ولكن يمكن أيضًا تغيير لزوجتها عن طريق استخدام القوة أو الضغط. عندما تضغط على جلطة غروانية في يدك ، تزداد كثافتها بشكل كبير ، ويبدو أنها (حتى لو مؤقتًا) تتحول إلى مادة صلبة. عندما تفتح قبضة يدك ، يتدفق المحلول الغرواني مثل السائل العادي.
أشياء يجب وضعها في الاعتبار
المفارقة أنه من المستحيل خلط النشا بالماء إلى الأبد ، لأنه نتيجة التجربة لا تحصل على مادة متجانسة ، بل معلق. بمرور الوقت ، تنفصل جزيئات المسحوق عن جزيئات الماء وتشكل كتلة صلبة في قاع الكيس البلاستيكي. ولهذا السبب فإن مثل هذا السائل غير النيوتوني يسد على الفور أنابيب الصرف الصحي ، إذا تناولته وسكبته في الحوض. لا تصبها في البالوعة بأي حال من الأحوال - من الأفضل وضعها في كيس ورميها فقطمجرى قمامة
