Co jsou nenewtonské kapaliny? Příklady lze jistě najít i ve vaší ledničce, ale tekutý písek je považován za nejviditelnější příklad vědeckého zázraku – tekutý a pevný zároveň díky suspendovaným (suspendovaným) částicím.
O viskozitě
Sir Isaac Newton tvrdil, že viskozita neboli odpor tekutiny vůči proudění závisí na teplotě. Voda se tedy může například právě vlivem topných nebo chladicích prvků proměnit v led a naopak. Některé látky, které ve světě existují, však mění viskozitu v důsledku působení síly, a nikoli v důsledku změny teploty. Zajímavé je, že běžně používaná rajčatová omáčka, která delším mícháním zřídne, je považována za nenewtonskou tekutinu. Smetana naopak při šlehání zhoustne. Teplota u těchto látek není důležitá - viskozita nenewtonských kapalin se mění v důsledku fyzikálního dopadu.
Experiment
Pro ty, kteří se zajímají o aplikovanou vědu nebo jen chtějíabyste své hosty a přátele ohromili neuvěřitelně jednoduchým a zároveň úžasně fascinujícím vědeckým experimentem, byl vytvořen speciální recept na roztok koloidního škrobu. Pravá nenewtonská tekutina vyrobená doslova ze dvou obyčejných kulinářských surovin ohromí svou konzistencí školáky i studenty. Vše, co potřebujete, je škrob a čistá voda a výsledkem je jedinečná látka, která je kapalná i pevná.
Recept
- Nasypte asi čtvrtinu balíčku kukuřičného škrobu do čisté misky a pomalu přidávejte asi půl sklenice vody. Zasahovat. Někdy je pohodlnější připravit roztok koloidního škrobu přímo rukama.
- Pokračujte v přidávání škrobu a vody po malých dávkách, dokud nezískáte konzistenci podobnou medu. Toto je budoucí nenewtonská tekutina. Jak to udělat homogenní, když všechny pokusy o rovnoměrné míchání skončí neúspěchem? Neboj se; jen dát procesu více času. Ve výsledku tak na jedno balení kukuřičného škrobu budete s největší pravděpodobností potřebovat jednu až dvě sklenice vody. Vezměte prosím na vědomí, že látka se stává hustší, když do ní přidáváte více prášku.
- Vzniklou hmotu nalijte na pánev nebo zapékací misku. Podívejte se pozorně na jeho neobvyklou konzistenci, jak se „pevná“tekutina slévá dolů. Hmotu míchejte v kruhu ukazováčkem – nejprve pomalu, pak rychleji a rychlejirychleji, dokud nebudete mít úžasnou nenewtonovskou tekutinu.
Experimenty
Jak pro účely vědeckého poznání, tak jen pro zábavu si můžete vyzkoušet následující experimenty:
- Přejíždějte prstem po povrchu výsledné sraženiny. Všimli jste si něčeho?
- Ponořte celou ruku do tajemné hmoty a zkuste ji prsty zmáčknout a vytáhnout z nádoby.
- Zkuste převalovat hmotu mezi dlaněmi, abyste vytvořili kouli.
- Do sraženiny můžete dokonce vší silou plácnout dlaní. Přítomní diváci se pravděpodobně rozprchnou do strany v očekávání postříkání škrobovým roztokem, ale nezvyklá látka zůstane v nádobě. (Pokud jste ovšem nešetřili škrobem.)
- Spektakulární experiment nabízejí videoblogeři. Pro něj budete potřebovat hudební sloup, který by měl být pečlivě pokryt silnou přilnavou fólií v několika vrstvách. Nalijte roztok na film a zapněte hudbu na vysokou hlasitost. Budete moci zažít ohromující vizuální efekty možné pouze s touto jedinečnou směsí.
Pokud děláte experiment v laboratoři před školáky nebo studenty, zeptejte se jich, proč se nenewtonská tekutina chová tak, jak se chová. Proč se zdá být pevný, když se zmáčkne v ruce, a přesto teče jako sirup, když jsou prsty uvolněné? Na konci besedy můžete sraženinu zabalit do velkého igelitového pytle se zipem, abyste ji ušetřili.do příště. Bude pro vás užitečné demonstrovat vlastnosti zavěšení.
Tajemství látky
Proč se roztok koloidního škrobu v některých případech chová jako pevná látka a v jiných jako kapalina? Ve skutečnosti jste vytvořili skutečnou nenewtonskou tekutinu - látku, která popírá zákon viskozity.
Newton věřil, že viskozita látky se mění pouze v důsledku zvýšení nebo snížení teploty. Například motorový olej při zahřátí snadno teče a při ochlazení houstne. Přísně vzato, nenewtonské tekutiny také dodržují tento fyzikální zákon, ale jejich viskozita může být také změněna působením síly nebo tlaku. Když zmáčknete koloidní sraženinu v ruce, její hustota se výrazně zvýší a (i když dočasně) se zdá, že se změní v pevnou látku. Když otevřete pěst, koloidní roztok teče jako normální kapalina.
Na co je třeba pamatovat
Ironií je, že je nemožné věčně míchat škrob s vodou, protože výsledkem experimentu nezískáte homogenní látku, ale suspenzi. Časem se částice prášku oddělí od molekul vody a vytvoří tvrdou hrudku na dně vašeho plastového sáčku. Z tohoto důvodu taková nenewtonská kapalina okamžitě ucpe kanalizační potrubí, pokud ji vezmete a vylijete do dřezu. V žádném případě ji nevylévejte do odpadu – je lepší ji zabalit do sáčku a jen vyhoditshoz na odpadky.
