Tere!
Lubage mul tutvustada noort asjatundjat Stast. Talle meeldib koduses laboris katsetada ja uusi asju õppida.
Täna eriti lugejatele Meelelahutuslik teadus ta räägib mitte-Newtoni vedelike omadustest. Palun armastust ja austust. Sõna Stasile.
Vedelikku leidub kõikjal meid ümbritsevas maailmas. Vedelike omadused on kõigile tuttavad ja iga nendega suhtlev inimene võib ühel või teisel määral ennustada, kuidas vedelik konkreetses olukorras käitub.
Vedelikke, mille omadusi oleme harjunud igapäevases kasutuses jälgima, järgivad Newtoni seadust, nimetatakse Newtoni.
Newtoni vedelik, viskoosne vedelik, vedelik, mis järgib oma voolus Newtoni viskoosse hõõrdumise seadust .
Samuti sisse XVII lõpp sajandil suurepärane füüsik Newton märkas, et aerude kiire sõudmine on palju raskem kui aeglaselt sõudmine. Ja siis sõnastas ta seaduse, mille kohaselt vedeliku viskoossus suureneb võrdeliselt sellele mõjuva jõuga.
ärge järgige tavaliste vedelike seadusi, need vedelikud muudavad nendega kokkupuutel oma tihedust ja viskoossust füüsiline jõud, ja mitte ainult mehaaniline mõju m, kuid isegi helilained. Kuidas tugevam mõju tavalisel vedelikul, seda kiiremini see voolab ja muudab oma kuju. Kui me toimime mitte-Newtoni vedelikule mehaaniliste jõududega, saame hoopis teistsuguse efekti, kui vedelik hakkab omandama tahkete ainete omadusi ja käituma sarnaselt tahke, suureneb ühendus vedeliku molekulide vahel koos sellele mõjuva jõu suurenemisega. Mitte-Newtoni vedelike viskoossus suureneb, kui vedeliku voolukiirus väheneb. Tavaliselt on sellised vedelikud väga heterogeensed ja koosnevad suurtest molekulidest, mis moodustavad keerulisi ruumilisi struktuure.
Et seda uurida huvitav teema Mind vedas alt külastus populaarteaduslikule näitusele “Puuduta teadust”, kus üks katsetest oli pühendatud mitte-Newtoni vedelikele. Katse jättis mulle suure mulje ja ma tahtsin rohkem teada saada vedelike hämmastavate omaduste kohta, mis on vastuolus füüsikaseadustega.
Kodus sain nähtut mitte ainult korrata, vaid ka lähemalt uurida. see nähtus, kulutada palju täiendavad katsed ja leidke oma viise selle vedeliku kasutamiseks.
Üks katsetest, mille tegin, oli katse tärkliseveega.
Tahke vedelik.
Võtsin võrdsetes osades tärklist ja vett ning segasin ühtlaseks ja viskoosseks. Peale seda sain hapukoorele sarnase segu.
Kuid selle segu ja tavalise vedeliku erinevus seisneb selles, et see võib olla korraga nii tahke kui ka vedel. Sujuval pealekandmisel on segu vedel, aga pihku võttes ja tugevalt pigistades võib sellest moodustuda tüki, “lumepalli”, mis kohe “sulab”.
Järeldus: Kui sellele vedelikule avaldada jõudu, omandab see tahke aine omadused.
Selle vedeliku peal võib isegi joosta, aga kui tegevust aeglustada, sukeldub inimene kohe vedeliku sisse. 
Selle vedeliku omadusi hakatakse peagi kasutama teeaukude ajutiseks parandamiseks.
Mis juhtub mitte-Newtoni vedelikega? 
Tärkliseosakesed paisuvad vees ja moodustavad kontakte kaootiliselt põimunud molekulide kujul.
Need tugevad sidemed nimetatakse linkideks. Terava löögi korral ei lase tugevad sidemed molekulidel nihkuda ning süsteem reageerib välismõjudele nagu elastne vedru. Aeglase tegevuse korral on konksudel aega venitada ja lahti harutada. Võrk puruneb ja molekulid hajuvad.
Noored teadlased, Kallid lapsevanemad, kallid vanavanemad. Täna näitas Stas ja rääkis teile ebatavalisest vedelikust, millel on hämmastavad omadused ja mida võib nimetada " tahke vedelik" Kas sulle meeldis see? Seejärel minge jaotisse „Katsed”. Sealt leiad meelepäraseid katsetusi, nippe ja katsetusi. Selliseid, mida saate kodus teha ja kõiki üllatada. Ja teie ja teie laste jaoks oleme avanud uue jaotise "PocheMuk". Selles vastame kõige huvitavamatele salakavalatele ja keerukamatele teaduslikud küsimused- kirjuta meile.
Ootan väga teie kommentaare ja fotosid katsetest!
Sinu Stas
Tule minu laborisse!
Mis on mitte-Newtoni vedelikud? Näiteid leiab ilmselt isegi teie külmkapist, kuid kõige ilmsemaks näiteks teaduslikust imest peetakse tänu hõljuvatele osakestele ühtaegu nii vedelaks kui ka tahkeks.
Viskoossuse kohta
Sir väitis, et viskoossus ehk vedeliku takistus voolule sõltub temperatuurist. Nii võib näiteks vesi muutuda jääks ja tagasi just kütte- või jahutuselementide mõjul. Kuid mõned maailmas eksisteerivad ained muudavad viskoossust jõu rakendamisel, mitte temperatuuri muutuste tõttu. Huvitav on see, et üldlevinud tomatikastet, mis pikaajalisel segamisel lahjemaks läheb, peetakse mitte-Newtoni vedelikuks. Kreem seevastu pakseneb vahustades. Need ained ei hooli temperatuurist – mitte-Newtoni vedelike viskoossus muutub füüsikalise mõju tõttu.
Katse
Neile, kes on huvitatud küsimustest rakendusteadus või lihtsalt soovib oma külalisi ja sõpru üllatada uskumatult lihtsa ja samal ajal uskumatult põnevaga teaduslik eksperiment, loodi kolloidse tärkliselahuse spetsiaalne retsept. Tõeline mitte-Newtoni vedelik, mis on valmistatud oma kätega sõna otseses mõttes kahest tavalisest kulinaarsest koostisosast, hämmastab oma konsistentsiga nii koolilapsi kui ka tudengeid. Kõik, mida vajate, on tärklis ja puhas vesi ja tulemuseks on ainulaadne aine, mis on nii vedel kui ka tahke aine.
Retsept
- Asetage umbes veerand pakki maisitärklist puhtasse kaussi ja valage aeglaselt umbes pool tassi vett. Segage. Mõnikord on mugavam valmistada kolloidtärklise lahust otse oma kätega.
- Jätkake tärklise ja vee lisamist väikeste portsjonitena, kuni saate meega sarnase konsistentsi. See on tulevane mitte-Newtoni vedelik. Kuidas muuta see homogeenseks, kui kõik katsed seda ühtlaseks segada lõppevad ebaõnnestumisega? Ära muretse; lihtsalt kulutage protsessile rohkem aega. Selle tulemusena kasutate tõenäoliselt üks kuni kaks tassi vett maisitärklise pakendi kohta. Pange tähele: aine omandab suurem tihedus kui lisate sellele rohkem pulbrit.
- Valage saadud aine praepannile või ahjuvormi. Vaadake lähemalt selle ebatavalist konsistentsi, kui "tahke" vedelik alla valgub. Sega aine ringis nimetissõrm- alguses aeglaselt, seejärel üha kiiremini, kuni teil on hämmastav mitte-Newtoni vedelik.
Eksperimendid
Mis puutub eesmärkidesse teaduslikud teadmised, või lihtsalt lõbu pärast, võite proovida järgmisi katseid:
- Viige sõrm üle tekkinud trombi pinna. Kas märkasite midagi?
- Kastke kogu käsi salapärasesse ainesse ja proovige seda sõrmedega pigistada ja konteinerist välja tõmmata.
- Proovige ainet oma peopesades veeretada, et moodustada pall.
- Võite isegi hüübimist peopesaga lüüa nii kõvasti kui võimalik. Kohalolevad pealtvaatajad hajuvad ilmselt külgedele, lootes, et nüüd pritsitakse neid tärkliselahusega, kuid ebatavaline aine jääb konteinerisse. (Kui te muidugi tärklist ei säästnud.)
- Videoblogijad pakuvad suurejoonelist eksperimenti. Selle jaoks vajate muusikakõlarit, mis tuleks mitmes kihis hoolikalt katta paksu toidukilega. Valage lahus kilele ja mängige muusikat suure helitugevusega. Saate jälgida hämmastavaid visuaalseid efekte, mis on võimalikud ainult selle ainulaadse kompositsiooniga.
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 aine, aga sõrmede avamisel voolab nagu siirup? Kui arutelu on lõppenud, võite panna trombi suurde plastikust lukuga kotti, et seda järgmiseks korraks hoida. Teil on kasulik demonstreerida vedrustuse omadusi.
Aine müsteerium
Miks käitub kolloidse tärklise lahus mõnel juhul tahke aine ja mõnel juhul vedelikuna? Tegelikult lõite tõelise mitte-Newtoni vedeliku – aine, mis lükkab ümber viskoossuse seaduse.
Newton uskus, et aine viskoossus muutub ainult temperatuuri tõusu või languse tulemusena. Näiteks mootoriõli voolab kuumutamisel kergesti ja muutub jahutamisel eriti paksuks. Rangelt võttes järgivad seda ka mitte-Newtoni vedelikud füüsiline seadus, kuid nende viskoossust saab muuta ka jõu või rõhu rakendamisega. Kui pigistate käes kolloidset trombi, suureneb selle tihedus märkimisväärselt ja (isegi kui ajutiselt) tundub, et see muutub tahkeks aineks. Kui sa oma rusika lahti lööd, kolloidne lahus voolab nagu tavaline vedelik.
Asjad, mida meeles pidada
Iroonia on selles, et tärklist on võimatu igavesti veega segada, sest eksperimendi tulemusena saad nr homogeenne aine, ja peatamine. Aja jooksul eralduvad pulbriosakesed veemolekulidest ja moodustavad kilekoti põhja kõva tüki. Just sel põhjusel ummistab selline mitte-Newtoni vedelik koheselt kanalisatsioonitorud, kui lihtsalt võtta ja valada kraanikaussi. Ärge valage seda mingil juhul kanalisatsiooni – parem on see kotti pakkida ja lihtsalt prügikasti visata.
Ja seda peamiselt praktika seisukohalt (kirjeldusena ja vormis).
Mitte-Newtoni vedelik ja käsikumm (tuntud ka kui käsikumm) on sulelind. Õigemini, teine - erijuhtum esiteks. Ja esimene on rohkem üldine kategooria🙂 Niisiis, alustame määratlusega:
Mitte-Newtoni vedelik on vedelik, mis mõnikord käitub tahke ainena. Ja kohati – nagu vedelik. Seega võib tavaline vedelik levida ja voolata. Ja mitte-Newtoni vedelik suudab seda teha. Teisest küljest ei saa tavaline vedelik olla tahke, tagasilöögi või vormiga – mitte-Newtoni vedelik aga võib. Üldiselt on tulemus väga huvitav. Selle tulemuse põhjuseks on see, et need vedelikud tekivad enamasti suurtest polümeerimolekulidest, mille vaheline “adhesioon” ei ole väga tugev, ja need molekulid võivad üksteise suhtes üsna vabalt libiseda (peaaegu see selgub).
Nii näiteks kui võtame mitte-Newtoni vedelik tippige "šampoon" ja valage see piisava surve ja õige nurga all kõvale pinnale, näete, kuidas šampoonijoa pinnalt põrkab ja moodustab kaare - täpselt nii:
Muide, sellel efektil on oma nimi: "Kay Effect". Teatud oskusega (umbes kümnes purk šampooni) saab õppida ka ägedaid asju tegema :) Aga lõpetame teooriaga ja liigume lubatud praktika juurde:
Pakume teile kahte võimalust mitte-Newtoni vedeliku saamiseks. Esimene on veidi räpasem, teine veidi vähem töökindel, kuigi suurejoonelisem.
Niisiis, tärklisest ja veest valmistatud mitte-Newtoni vedelik.
Toiduvalmistamiseks vajame tärklist (kartul, mais - mis tahes) ja vett. Proportsioon sõltub tärklise kvaliteedist ja on tavaliselt 1:1 kuni 1:3 vee kasuks. Segamise tulemusena saame midagi tarretise taolist, millel on huvitavaid omadusi. Seega, kui pistame käe aeglaselt seguga anumasse, on tulemus täpselt sama, kui pistaksime käe vette. Aga kui sa sellega korralikult õõtsutad ja selle seguga pihta lööd, põrkab su käsi tagasi, nagu oleks tegemist tahke ainega.
Samuti, kui valate sellist segu piisavalt kõrgelt, siis oja ülemises osas voolab see nagu vedelik. Ja põhja koguneb see nagu tahke aine tükkideks. Võite ka oma käe vedeliku sisse pista ja sõrmi järsult pigistada. Tunned, kuidas sõrmede vahele on tekkinud kõva kiht. Või mõni muu katse - torkake oma käsi sellesse "tarretisse" ja proovige see järsult välja tõmmata. Suurepärane võimalus et anum tõuseb käega üles.
Kui märkate, on segu kirjeldatud käitumine üsna sarnane taigna käitumisega. Nii et kui otsustate selle segu vähem segaseks muuta, võite tõenäoliselt lisada sinna veidi jahu. Teemakohane video (selle kohta, mida saab teha mitte-Newtoni vedelikuga):
Ja sellel õnnelikul noodil liigume edasi teise mitte-Newtoni vedeliku valmistamise meetodi juurde:
Peaaegu mitte-Newtoni vedelik, mis on valmistatud naatriumtetraboraadist (booraks) ja PVA-liimist.
Nagu nimigi ütleb, on selle katse jaoks, mille tulemused sarnanevad rohkem handgamile (käte närimiskumm), vajate naatriumtetraboraati (booraks), mida saab apteegist või turult vanade naiste käest, ja PVA-d. liim. Segamisproportsioonid sõltuvad ka koostisosade kvaliteedist ja on seetõttu retseptiti erinevad. Enamasti on selleks liim: tetraboraat = 1:1 kuni 1:4.
Võrdluseks: naatriumtetraboraat (“booraks”) - Na2B4O7, nõrga boorhappe sool ja tugev vundament, tavaline booriühend, millel on mitu kristallilist hüdraati ja seda kasutatakse laialdaselt tehnoloogias.
Põhiprintsiip on väga põhjalikult ja kiiresti segada. Meie ülesandeks on booraks ühtlaselt jaotada PVA-liimi mahus, kuni algab nendevaheline füüsikaline ja keemiline koostoime, mis võib muuta edasise segamise võimatuks (nagu ka soovitud handgami moodustumise). Üldiselt võib tulemuseks olla kodujuust. Sellepärast seda meetodit ja seda nimetatakse vähem usaldusväärseks. Kuigi see on puhtam – pärast käsimängu lõppu ei jää käed tärklise triibuliseks.
Kuigi on nõuanne - jätke segu paariks tunniks hermeetiliselt suletud anumasse prooviks. Lubas videoõpetus, kuidas valmistada booraksit ja PVA-liimi kasutades kätele kummi:
Seoses PVA-liimiga: on arvamus, et kaubamärk PVA-M ei sobi sellisteks katseteks.
Muide, teist võimalust nimetatakse "peaaegu mitte-Newtoni vedelikuks", kuna segu, kuigi see ei kleepu käte külge, ei taha alati alla voolata, põrandalt põrgata ja tilkuda. Kuigi kõik muu on ok :)
Mõlemal juhul võib segule lisada mingit värvainet ja siis on tulemus lõbusam.
Kui järele mõelda, võib arvata, et ka tärklisele ja veele lisatud booraks võib esimesel juhul anda lisaefekti, vähendades selle meetodi segadust. Ja teisele retseptile lisatud tärklis võib aja jooksul aeglustada liimi tardumist ja kõvenemist. Booraksit on võimalik kasutada ka kuival kujul.
Head katsetamist mitte-Newtoni vedelikega!
...materjal, millel on hämmastav
omadused: väikese koormuse korral on see pehme
ja elastne, ja kui suur, muutub see
kõva ja väga elastne.
Ükski mees ei pääse tõelisest materiaalne maailm teda ümbritsev ja milles ta ise elab. Loodus, igapäevaelu, tehnika ja kõik, mis meid ümbritseb ja meie sees toimub, allub ühtsetele tekke- ja arenguseadustele – FÜÜSIKA seadustele.
Loodus on tõeline füüsikaline labor, milles inimene peab olema aktiivne vaatleja, looja, kuid mitte looduse ori, kes ei suuda vaatletut vähemalt ligikaudselt seletada looduslik fenomen. Sünnist saadik saab iga inimene kasvades tuttavaks teda ümbritsevate ainetega, inimene hakkab eristama mitmesugused vedelikud gaasidest või tahketest ainetest, aru saades, mida eristavad omadused ainetele omane. Noores eas laps nendele eriti ei mõtle huvitavad märgid, ei saa aru, miks vesi on vedel ja lumi tahke... Mida vanemaks inimene saab, seda laiemaks muutub tema teadmiste valdkond, seda sügavamalt mõistab ta asjade olemust. Niisiis, iga inimese jaoks saabub hetk, mil ta mõistab vedeliku mõistest mitte ainult piima või vett, vaid ka seda, et vedelikul, nagu igal teisel ainetüübil, on oma klassifikatsioon ja põhiomadused. Vedeliku peamine omadus, mis eristab seda teistest agregatsiooniseisunditest, on võime piiramatult muuta oma kuju tangentsiaalsete mehaaniliste pingete mõjul, isegi meelevaldselt väikestes tingimustes, säilitades samal ajal selle mahu. Vedel olek peetakse tavaliselt tahke aine ja gaasi vahepealseks: gaas ei säilita ei mahtu ega kuju, kuid tahke aine säilitab mõlemad. Vedelikud jagunevad ideaalseteks ja tõelisteks. Ideaalne - absoluutse liikuvusega mitteviskoossed vedelikud, s.t. hõõrdejõudude ja tangentsiaalsete pingete puudumine ning absoluutne muutumatus. Päris – viskoossed vedelikud, millel on kokkusurutavus, vastupidavus, tõmbe- ja nihkejõud ning piisav liikuvus, s.o. hõõrdejõudude ja tangentsiaalsete pingete olemasolu.
Projekti asjakohasus:
Meid ümbritseb tohutul hulgal vedelikke. Vedelik ümbritseb meid kõikjal ja alati. Inimesed ise on valmistatud vedelikust, vesi annab meile elu, me tulime veest ja naaseme alati vette. Vedeliku kasutamisega puutume kokku kogu aeg: joome teed, peseme käsi, valame autosse bensiini, valame pannile õli. Vedeliku peamine omadus on see, et see on võimeline muutma oma kuju mehaanilise pinge all.
Kuid selgus, et mitte kõik vedelikud ei käitu tavalisel viisil. Need on niinimetatud mitte-Newtoni vedelikud. Hakkasime huvi tundma selliste vedelike ebatavaliste omaduste vastu ja viisime läbi mitmeid katseid.
Hüpotees:
Tehke katseid, milles näete selgelt mõnda mitte-Newtoni vedelike füüsikalisi omadusi.
Projekti eesmärgid:
Hankige mitte-Newtoni vedelik
Uurige mõningaid mitte-Newtoni vedeliku füüsikalisi omadusi
Projekti eesmärgid:
Koguge teoreetiline materjal mitte-Newtoni vedeliku kohta
Uurige eksperimentaalselt mitte-Newtoni vedelike füüsikalisi omadusi (tihedus, keemistemperatuur, kristalliseerumistemperatuur)
Uurige välja mitte-Newtoni vedelike kasutusala
Uurimismeetodid:
Vaatlus
Teoreetiliste materjalide uurimine
Eksperimentide läbiviimine
Analüüs
Teoreetiline osa
Vedelik on üks aine olekutest. Selliseid olekuid on kolm, neid nimetatakse ka agregaatideks, need on gaas, vedel ja tahke. Vedel aine kutsutakse, kui sellel on omadus piiramatult muuta kuju all välismõju helitugevust säilitades.
Vedelat olekut peetakse tavaliselt tahke ja gaasi vahepealseks: gaas ei säilita ei mahtu ega kuju, kuid tahke aine säilitab mõlemad. Vedelikud võivad olla ideaalsed või tõelised. Ideaalne - absoluutse liikuvusega mitteviskoossed vedelikud, s.t. hõõrdejõudude ja tangentsiaalsete pingete puudumine ning ruumala absoluutne muutumatus mõju all välised jõud. Päris – viskoossed vedelikud, millel on kokkusurutavus, vastupidavus, tõmbe- ja nihkejõud ning piisav liikuvus, s.o. hõõrdejõudude ja tangentsiaalsete pingete olemasolu. Tõelised vedelikud võib olla njuutonilik või mitte-newtonlik.
Newtoni vedelikud on homogeensed vedelikud. Newtoni vedelik on vesi, õli ja enamik meile igapäevases kasutuses tuttavad vedelad ained ehk need, mis säilitavad oma agregatsiooni olek, olenemata sellest, mida te nendega teete (kui me ei räägi muidugi aurustumisest või külmumisest).
Teine asi on mitte-Newtoni vedelikud. Nende eripära seisneb selles, et nende vedeliku omadused kõiguvad sõltuvalt selle voolu kiirusest.
17. sajandi lõpus märkas suur füüsik Newton, et aerude kiire sõudmine on palju raskem kui aeglaselt. Ja siis sõnastas ta seaduse, mille kohaselt vedeliku viskoossus suureneb võrdeliselt sellele mõjuva jõuga. Newton jõudis vedeliku voolu uurimiseni, püüdes simuleerida planeetide liikumist Päikesesüsteem pöörates vees Päikest kujutavat silindrit. Oma vaatlustes tegi ta kindlaks, et kui silindri pöörlemist säilitada, kandub see järk-järgult üle kogu vedeliku massile. Järgnevalt kirjelduseks sarnased omadused vedelike puhul hakati kasutama mõisteid "sisehõõrdumine" ja "viskoossus", mis muutusid võrdselt laialt levinud. Ajalooliselt panid need Newtoni tööd aluse viskoossuse ja reoloogia uurimisele.
Kui vedelik on heterogeenne, koosneb see näiteks suurtest molekulidest, mis moodustavad keerukaid ruumilisi struktuure, siis selle voolamise ajal sõltub viskoossus kiiruse gradiendist. Selliseid vedelikke nimetatakse mitte-Newtoni vedelikeks. Mitte-Newtoni ehk anomaalsed on vedelikud, mille vool ei allu Newtoni seadusele. Selliseid vedelikke, mis on hüdraulika seisukohast anomaalsed, on palju. Neid kasutatakse laialdaselt nafta-, keemia-, töötlemis- ja muudes tööstusharudes.
Mitte-Newtoni vedelikud ei allu tavaliste vedelike seadustele. elektromagnetväljad. Kui tavalisele vedelikule mehaaniliselt mõjuda, siis mida suurem on sellele mõju, seda suurem on vedeliku tasandite vaheline nihe ehk teisisõnu, mida tugevam on mõju vedelikule, seda kiiremini see voolab ja muudab oma kuju. Kui toimime mehaaniliste jõududega mitte-Newtoni vedelikule, saame hoopis teistsuguse efekti, vedelik hakkab omandama tahkete ainete omadusi ja käituma nagu tahke aine, vedeliku molekulide vaheline ühendus suureneb koos suurenemisega. jõuga, mille tulemusena seisame silmitsi selliste vedelike kihtide liigutamise füüsiliste raskustega. Mitte-Newtoni vedelike viskoossus suureneb, kui vedeliku voolu kiirus väheneb.
eksperimentaalne osa
Praktilises osas viisime läbi mitmeid katseid.
Katse nr 1 “Mitte-Newtoni vedeliku saamine”
Eesmärk: saada mitte-Newtoni vedelik ja kontrollida, kuidas see normaalsetes tingimustes käitub.
Varustus: vesi, tärklis, kauss.
Katse käik:
1 Võtke kaussi vett ja tärklist. Segatud sisse võrdsed osad ained.
2 Tulemuseks on valge vedelik.
Märkasime, et kui segate kiiresti, tunnete vastupanu, kuid aeglasemalt segades mitte. Saadud vedeliku võid pihku valada ja proovida palliks veeretada. Kui me toimime vedelikule, samal ajal kui me palli veeretame, on meie käes tahke vedelikupall ning mida kiiremini ja tugevamalt me sellele mõjume, seda tihedam ja kõvem on meie pall. Niipea kui käed lahti lööme, levib seni kõva pall kohe üle meie käe. See on tingitud asjaolust, et pärast selle mõju lõppemist omandab vedelik uuesti vedela faasi omadused.
Katse nr 2 „Uurides mõnda füüsikalised omadused mitte-Newtoni vedelikud"
Omaduste uurimiseks võtsime eelmises katses saadud tärklise ja vee segu, dušigeeli ja päevalilleõli.
Selle katse eesmärk: määrata eksperimentaalselt nende vedelike tihedus, keemispunkt ja kristalliseerumistemperatuur.
Katsete tulemusena saime järgmised andmed:
Katse nr 3 “Magnetväljade mõju uurimine mitte-Newtoni vedelikule”
Ferrofluidiga tehtud katsed on Internetis videote kujul laialt levinud. Fakt on see, et seda tüüpi Magneti mõju all olevad vedelikud läbivad teatud liigutusi, mis muudab katsed väga suurejooneliseks.
Ferromagnetilist vedelikku saab kodus oma kätega valmistada. Selleks võtame õli (sobivad mootoriõli, päevalilleõli jne), samuti laserprinteri toonerit (pulbrina aine). Nüüd sega mõlemad koostisosad hapukoore konsistentsiks.
Maksimaalse efekti saavutamiseks kuumutage saadud segu veevannis umbes pool tundi, unustamata seda segada.
Ferromagnetiline vedelik (ferrofluid) on vedelik, mis kokkupuutel tugevalt polariseerub magnetväli. Lihtsamalt öeldes, kui tuua tavaline magnet sellele vedelikule lähemale, teeb see teatud liigutusi, näiteks muutub siili moodi, tõuseb küüruga püsti jne.
Mänguasja valmistamine - lima
Kõige esimese limamänguasja valmistas Mattel 1976. aastal. Mänguasi Slime on pälvinud populaarsuse tänu oma lõbusatele omadustele – nii voolavusele, elastsusele kui ka pidevale muutumisvõimele. Limamänguasi, millel on mitte-Newtoni vedeliku omadused, sai kiiresti laste ja täiskasvanute seas uskumatult populaarseks. Slime ei saanud igalt poolt osta, kuid peagi õpiti kodus naljakat mänguasja meisterdama.
Lima valmistamine oma kätega ja kodus erineb algsest retseptist. Seetõttu kasutame kättesaadavamaid aineid:
1. PVA liim. Valget, eelistatavalt värsket liimi saab osta igast kontoritarvete või riistvara kauplusest. Lizuni jaoks vajame umbes pool tavalist klaasi liimi, umbes 100 grammi.
2. Vesi – kõige tavalisem kraanivesi. Soovi korral võite võtta keedetud toatemperatuuril. Teil on vaja veidi rohkem klaasi.
3. Naatriumtetraboraat, booraks või booraks. Saab osta apteegist 4% lahuse kujul.
4. Toiduvärv või paar tilka rohelust. Algne lima on roheline ja briljantroheline sobib suurepäraselt värvaineks.
5. Mõõtetops, tööriist ja segamispulk. Pulgaks võib võtta pliiatsi, lusika või mõne muu sobiva eseme.
Liigume edasi lima loomise protsessi juurde:
Lahustage supilusikatäis booraksit klaasis vees.
- Keerake veerand tassi vett ja veerand tassi liimi homogeenne segu teises konteineris. Soovi korral lisa sinna värvainet.
- Liimisegu segades lisage järk-järgult booraksilahust, umbes pool klaasi. Sega, kuni saadakse tarretisesarnane homogeenne mass.
- Kontrollime tulemust: paksendatud aine on tegelikult lima mänguasi. Saate selle lauale panna, purustada ja kontrollida kõiki selle esialgseid omadusi.
Mitte-Newtoni vedelike rakendused
Kummalisel kombel on need vedelikud maailmas väga populaarsed. Mitte-Newtoni vedelike uurimisel uuritakse esmalt nende viskoossust. Teadmised viskoossuse ja selle mõõtmise ja säilitamise kohta aitavad meditsiinis, tehnoloogias, toiduvalmistamises ja kosmeetikatootmises.
Kasutamine kosmetoloogias
Kosmeetikaettevõtted teenivad tohutut kasumit, leides täiusliku viskoossuse tasakaalu, mida kliendid armastavad.
Kosmeetikatoodete nahale kleepumise tagamiseks muudetakse see viskoosseks, olgu selleks siis vedel jumestuskreem, huuleläige, silmapliiats, ripsmetušš, losjoonid või küünelakk. Iga toote viskoossus valitakse individuaalselt, sõltuvalt otstarbest, milleks see on ette nähtud. Huuleläige peaks näiteks olema piisavalt viskoosne, et püsiks huultel kaua, kuid mitte liiga viskoosne, sest muidu on selle kasutajatel huultel ebameeldiv kleepuv tunne. Kosmeetika masstootmises kasutatakse spetsiaalseid aineid, mida nimetatakse viskoossuse modifikaatoriteks. Kodukosmeetikas kasutatakse samadel eesmärkidel erinevaid õlisid ja vaha.
Dušigeelides on viskoossus reguleeritud nii, et need püsiksid kehal piisavalt kaua, et mustust maha uhtuda, kuid mitte kauem kui vaja, muidu tunneb inimene end taas määrdisena. Tavaliselt muudetakse valmis kosmeetikatoote viskoossust kunstlikult viskoossuse modifikaatorite lisamisega.
Suurim viskoossus on salvidel. Kreemide viskoossus on madalam ja losjoonid on kõige vähem viskoossed. Tänu sellele lamavad losjoonid nahal õhema kihina kui salvid ja kreemid ning mõjuvad nahale värskendavalt. Võrreldes viskoossema kosmeetikaga, on neid meeldiv kasutada ka suvel, kuigi neid tuleb tugevamini sisse hõõruda ja sagedamini uuesti peale kanda, kuna ei püsi kaua nahal. Kreemid ja salvid püsivad nahal kauem kui losjoonid ning on rohkem niisutavad. Eriti hea on neid kasutada talvel, kui õhus on vähem niiskust. Külma ilmaga, kui nahk kuivab ja lõheneb, on sellised tooted nagu kehavõi näiteks midagi salvi ja kreemi vahepealset. Salvide imendumine ja naha rasvaseks jätmine võtab palju kauem aega, kuid need püsivad kehal palju kauem. Seetõttu kasutatakse neid sageli meditsiinis.
See, kas ostjale kosmeetikatoote viskoossus meeldis, määrab sageli selle, kas ta valib selle toote edaspidi. Seetõttu näevad kosmeetikatootjad palju vaeva, et saavutada optimaalne viskoossus, mis peaks meeldima enamikule ostjatele. Sama tootja toodab sageli samadel eesmärkidel toodet, näiteks dušigeeli erinevaid valikuid ja erineva viskoossusega, et ostjatel oleks valida. Tootmise ajal järgitakse rangelt retsepti, et viskoossus vastaks standarditele.
Kasutamine toiduvalmistamisel
Toitude esitluse parandamiseks, toidu isuäratavamaks muutmiseks ja söömise hõlbustamiseks kasutatakse toiduvalmistamisel viskoosseid toiduaineid.
Suure viskoossusega tooteid, näiteks kastmeid, on väga mugav määrida teistele toodetele, näiteks leivale. Neid kasutatakse ka toidukihtide paigal hoidmiseks. Võileivas kasutatakse selleks võid, margariini või majoneesi – siis ei libise juust, liha, kala ega köögiviljad leivalt maha. Salatites, eriti mitmekihilistes, kasutatakse sageli ka majoneesi ja muid viskoosseid kastmeid, mis aitavad neil salatitel oma kuju säilitada. Kõige kuulsad näited sellised salatid - heeringas kasuka all ja Olivier. Kui majoneesi või muu viskoosse kastme asemel kasutad oliiviõli, siis ei hoia köögiviljad ja muud tooted oma kuju.
Nõude kaunistamiseks kasutatakse ka viskoosseid tooteid, millel on võime oma kuju hoida. Näiteks fotol olev jogurt või majonees mitte ainult ei jää talle antud kujule, vaid toetab ka kaunistusi, mis sellele asetati.
Rakendus meditsiinis
Meditsiinis on vaja osata määrata ja kontrollida vere viskoossust, kuna kõrge viskoossus aitab kaasa mitmetele terviseprobleemidele. Võrreldes normaalse viskoossusega verega ei liigu paks ja viskoosne veri hästi läbi veresoonte, mis piirab voolu toitaineid ja hapnikku elunditesse ja kudedesse ning isegi ajju. Kui koed ei saa piisavalt hapnikku, siis nad surevad, mistõttu kõrge viskoossusega veri võib kahjustada nii kudesid kui siseorganid. Kahjustatud pole mitte ainult need kehaosad, mis vajavad enim hapnikku, vaid ka need, milleni vere jõudmine võtab kõige kauem aega, st jäsemed, eriti sõrmed ja varbad. Näiteks külmakahjustuse korral muutub veri viskoossemaks, ei kanna piisavalt hapnikku kätesse ja jalgadesse, eriti sõrmede kudedesse, raskematel juhtudel toimub kudede surm. Sellises olukorras tuleb sõrmed ja mõnikord ka jäsemete osad amputeerida.
Rakendus tehnoloogias
Autotööstuses kasutatakse mitte-Newtoni vedelikke mitte-Newtoni vedelikel põhinevaid sünteetilisi mootoriõlisid, mis vähendavad mootori pöörlemiskiiruse kasvades nende viskoossust mitukümmend korda, vähendades samal ajal mootorite hõõrdumist.
Järeldus ja järeldused
Tehtud töö tulemusena viidi läbi teoreetiliste teabeallikate ülevaade. Viidi läbi rida katseid mitte-Newtoni vedelikega, arvutati tihedus ning määrati mitte-Newtoni vedelike keemis- ja kristalliseerumistemperatuurid.
Katsete tulemuste põhjal saab teha järgmised järeldused:
1. Kui segame mitte-Newtoni vedelikku kiiresti, on tunda vastupanu, aga kui segame seda aeglasemalt, siis mitte. Kell kiire liikumine selline vedelik käitub nagu tahke aine.
2. Temperatuuri muutumisel muutub vedeliku tihedus.
Meie ümber on palju hämmastavaid asju ja mitte-Newtoni vedelik on selle suurepärane näide. Loodame, et suutsime selgelt näidata selle hämmastavaid omadusi.
Töö tulemuste põhjal täideti kõik määratud ülesanded ja viidi läbi kõik planeeritud katsed. Katsed ja esitlus näitasid meie tehtud töö eesmärki.
Kirjandus
Õppematerjalid:
1. A. V. Perõškin. Füüsika 7. klass, Bustard, Moskva 2008. a
2. Zarembo L.K., Bolotovsky B.M., Stakhanov I.P. ja teised koolilapsed kaasaegne füüsika. Valgustus, 2006
3. Kabardin O.F., füüsika, võrdlusmaterjalid, Valgustus, 1988
Töö sai valmis:
Skibin Ilja, 9. klassi õpilane
Kharitonov Vadim, 9. klassi õpilane
Juhendaja:
Gievskaja Ljudmila Ivanovna
Füüsika õpetaja
Munitsipaal riiklik õppeasutus
Novokalitvenskaja keskkool
Rossoshansky linnaosa
Voroneži piirkond