Cześć!
Pozwólcie, że przedstawię młodego eksperta Stasia. Uwielbia eksperymentować i uczyć się nowych rzeczy w swoim domowym laboratorium.
Dziś specjalnie dla czytelników Zabawna nauka będzie mówił o właściwościach cieczy nienewtonowskich. Proszę o miłość i szacunek. Słowo do Stasia.
Płyn można znaleźć wszędzie w otaczającym nas świecie. Właściwości cieczy są znane każdemu i każda osoba wchodząca z nimi w interakcję może w mniejszym lub większym stopniu przewidzieć, jak dana ciecz zachowa się w określonej sytuacji.
Ciecze, których właściwości jesteśmy przyzwyczajeni obserwować w codziennym użytkowaniu, podlegają prawu Newtona, nazywane są Newtonowski.
Płyn Newtona, lepki płyn, płyn, który w swoim przepływie przestrzega prawa tarcia lepkiego Newtona .
Także w koniec XVII wiek wielki fizyk Newton zauważył, że szybkie wiosłowanie wiosłami jest znacznie trudniejsze niż powolne wiosłowanie. Następnie sformułował prawo, zgodnie z którym lepkość cieczy wzrasta proporcjonalnie do wywieranej na nią siły.
nie przestrzegaj praw zwykłych cieczy, ciecze te pod wpływem nich zmieniają swoją gęstość i lepkość siła fizyczna, i nie tylko uderzenie mechaniczne m, ale nawet fale dźwiękowe. Jak silniejszy wpływ na zwykłej cieczy, tym szybciej będzie płynęła i zmieniała swój kształt. Jeśli na ciecz nienewtonowską zadziałamy siłami mechanicznymi, uzyskamy zupełnie inny efekt, ciecz zacznie nabierać właściwości ciała stałego i zachowywać się jak solidny, połączenie między cząsteczkami cieczy będzie się zwiększać wraz ze wzrostem siły oddziaływania na nią. Lepkość płynów nienewtonowskich wzrasta wraz ze spadkiem natężenia przepływu płynu. Zazwyczaj takie ciecze są wysoce niejednorodne i składają się z dużych cząsteczek, które tworzą złożone struktury przestrzenne.
Aby to przestudiować interesujący temat Zawiodła mnie wizyta na wystawie popularnonaukowej „Dotknij nauki”, gdzie jedno z eksperymentów poświęcone było cieczom nienewtonowskim. Eksperyment wywarł na mnie ogromne wrażenie i zapragnąłem dowiedzieć się więcej o niesamowitych właściwościach cieczy, które są sprzeczne z prawami fizyki.
W domu mogłem nie tylko powtórzyć to, co widziałem, ale także przestudiować to bardziej szczegółowo. ten fenomen, spędzić dużo dodatkowe eksperymenty i wymyślcie własne sposoby wykorzystania tego płynu.
Jednym z eksperymentów, które przeprowadziłem, był eksperyment z wodą skrobiową.
Ciecz stała.
Wziąłem równe części skrobi i wody i wymieszałem, aż masa będzie gładka i lepka. Potem otrzymałem mieszaninę podobną do kwaśnej śmietany.
Ale różnica między tą mieszaniną a zwykłą cieczą polega na tym, że może ona być jednocześnie stała i płynna. Po nałożeniu płynnie mieszanina jest płynna, ale jeśli weźmiesz ją do ręki i mocno ściśniesz, możesz uformować z niej bryłę, „śnieżkę”, która natychmiast się „stopi”.
Wniosek: Jeśli ciecz ta zostanie poddana działaniu siły, nabierze właściwości ciała stałego.
Można nawet po tym płynie biegać, ale jeśli spowolnisz akcję, osoba natychmiast zanurzy się w płynie. 
Właściwości tego płynu już wkrótce zostaną wykorzystane do tymczasowej naprawy dziur w drogach.
Co dzieje się z płynami nienewtonowskimi? 
Cząsteczki skrobi pęcznieją w wodzie i tworzą styki w postaci chaotycznie splecionych cząsteczek.
Te silne połączenia nazywane są linkami. Pod ostrym uderzeniem silne wiązania nie pozwalają cząsteczkom się poruszyć, a system reaguje na wpływy zewnętrzne jak elastyczna sprężyna. Przy powolnej akcji haczyki mają czas na rozciągnięcie i rozplątanie. Siatka pęka, a cząsteczki rozpraszają się.
Młodzi naukowcy, Drodzy rodzice, kochani dziadkowie. Dziś Staś pokazał i opowiedział Wam o niezwykłym płynie, który ma niesamowite właściwości i można go nazwać „ Ciecz stała" Podobało ci się? Następnie przejdź do sekcji „Eksperymenty”. Znajdziesz tam eksperymenty, sztuczki i eksperymenty według własnych upodobań. Takie, które możesz zrobić w domu i zaskoczyć wszystkich. A dla Was i Waszych dzieci otworzyliśmy nowy dział „PocheMuk”. W nim odpowiadamy na najciekawsze podstępne i trudne pytania naukowe- Napisz do nas.
Z niecierpliwością czekam na Wasze komentarze i zdjęcia z eksperymentów!
Twój Staś
Przyjdź do mojego Laboratorium!
Co to są płyny nienewtonowskie? Przykłady prawdopodobnie można znaleźć nawet w Twojej lodówce, ale najbardziej oczywistym przykładem cudu naukowego jest to, że jest jednocześnie płynny i stały dzięki zawieszonym cząsteczkom.
O lepkości
Sir argumentował, że lepkość, czyli opór przepływu płynu, zależy od temperatury. Na przykład woda może zamienić się w lód i z powrotem dokładnie pod wpływem elementów grzewczych lub chłodzących. Jednak niektóre substancje istniejące na świecie zmieniają lepkość pod wpływem działania siły, a nie zmiany temperatury. Co ciekawe, wszechobecny sos pomidorowy, który przy dłuższym mieszaniu staje się cieńszy, uznawany jest za ciecz nienewtonowską. Śmietanka natomiast gęstnieje podczas ubijania. Substancjom tym nie zależy na temperaturze - lepkość cieczy nienewtonowskich zmienia się pod wpływem oddziaływania fizycznego.
Eksperyment
Dla zainteresowanych pytaniami nauka stosowana lub po prostu chcesz zadziwić swoich gości i przyjaciół niezwykle prostym, a jednocześnie niezwykle ekscytującym sposobem eksperyment naukowy stworzono specjalną recepturę na roztwór skrobi koloidalnej. Prawdziwy nienewtonowski płyn, wykonany własnoręcznie z dosłownie dwóch zwyczajnych składników kulinarnych, zadziwi swoją konsystencją zarówno uczniów, jak i studentów. Wszystko czego potrzebujesz to skrobia i czysta woda, a wynikiem będzie unikalna substancja będąca zarówno cieczą, jak i ciałem stałym.
Przepis
- Umieść około ćwierć opakowania skrobi kukurydzianej w czystej misce i powoli wlej około pół szklanki wody. Zamieszać. Czasami wygodniej jest przygotować roztwór skrobi koloidalnej bezpośrednio rękami.
- Kontynuuj dodawanie skrobi i wody małymi porcjami, aż uzyskasz konsystencję przypominającą miód. To jest przyszły płyn nienewtonowski. Jak to zrobić jednorodnie, jeśli wszelkie próby równomiernego wymieszania kończą się niepowodzeniem? Nie martw się; po prostu poświęć więcej czasu na ten proces. W rezultacie prawdopodobnie zużyjesz od jednej do dwóch szklanek wody na opakowanie skrobi kukurydzianej. Uwaga: substancja nabywa większa gęstość gdy dodasz do niego więcej proszku.
- Wlać powstałą substancję na patelnię lub naczynie do pieczenia. Przyjrzyj się bliżej jego niezwykłej konsystencji podczas wylewania się „stałego” płynu. Wymieszaj substancję w okręgu palec wskazujący- na początku powoli, potem coraz szybciej, aż uzyskasz niesamowity płyn nienewtonowski.
Eksperymenty
Jeśli chodzi o cele wiedza naukowa lub po prostu dla zabawy możesz wypróbować następujące eksperymenty:
- Przesuń palcem po powierzchni powstałego skrzepu. Czy zauważyłeś coś?
- Zanurz całą dłoń w tajemniczej substancji, spróbuj ścisnąć ją palcami i wyciągnąć z pojemnika.
- Spróbuj rozwałkować substancję w dłoniach, tworząc kulkę.
- Możesz nawet uderzyć skrzep dłonią tak mocno, jak to możliwe. Obecni widzowie prawdopodobnie rozejdą się na boki, spodziewając się jednak, że teraz zostaną spryskani roztworem skrobi niezwykła substancja pozostanie w pojemniku. (Chyba, że oszczędziłeś skrobi.)
- Blogerzy wideo oferują spektakularny eksperyment. Do tego potrzebny będzie głośnik muzyczny, który należy starannie przykryć grubą folią spożywczą w kilku warstwach. Roztworem polej folię i odtwarzaj muzykę z dużą głośnością. Będziesz mógł zaobserwować oszałamiające efekty wizualne, które są możliwe tylko dzięki tej wyjątkowej kompozycji.
Jeśli przeprowadzasz eksperyment w laboratorium na oczach uczniów lub studentów, zapytaj ich, dlaczego płyn nienewtonowski zachowuje się tak a nie inaczej. Dlaczego wydaje się być ciałem stałym, gdy ściskasz go w dłoni, ale płynie jak syrop, gdy otwierasz palce? Po zakończeniu dyskusji możesz umieścić skrzep w dużej plastikowej torbie z zamkiem błyskawicznym, aby przechowywać go na następny raz. Przyda Ci się wykazanie właściwości zawiesiny.
Tajemnica substancji
Dlaczego roztwór skrobi koloidalnej w niektórych przypadkach zachowuje się jak ciało stałe, a w innych jak ciecz? Tak naprawdę stworzyłeś prawdziwy płyn nienewtonowski - substancję, która odrzuca prawo lepkości.
Newton uważał, że lepkość substancji zmienia się tylko w wyniku wzrostu lub spadku temperatury. Na przykład olej silnikowy łatwo przepływa po podgrzaniu, a po ochłodzeniu staje się szczególnie gęsty. Ściśle mówiąc, płyny nienewtonowskie również podlegają temu prawo fizyczne, ale ich lepkość można również zmienić poprzez przyłożenie siły lub nacisku. Kiedy ściskasz w dłoni skrzep koloidalny, jego gęstość znacznie wzrasta i (nawet chwilowo) wydaje się, że zmienia się w ciało stałe. Kiedy rozluźniasz pięść, roztwór koloidalny płynie jak normalna ciecz.
Rzeczy, o których warto pamiętać
Ironią jest to, że nie da się wiecznie mieszać skrobi z wodą, bo w wyniku eksperymentu nie otrzymuje się jednorodna substancja i zawieszenie. Z biegiem czasu cząsteczki proszku oddzielą się od cząsteczek wody i utworzą twardą grudkę na dnie plastikowej torby. Z tego powodu taka nienewtonowska ciecz natychmiast zatyka rury kanalizacyjne, jeśli po prostu ją weźmiesz i wlejesz do zlewu. Pod żadnym pozorem nie wylewaj go do kanalizacji – lepiej zapakuj go do torby i po prostu wyrzuć do zsypu na śmieci.
I to głównie z punktu widzenia praktyki (w opisie i formie).
Płyn nienewtonowski i guma do rąk (znana również jako guma do rąk) to ptak z piór. A raczej to drugie – szczególny przypadek Pierwszy. A tego pierwszego jest więcej kategoria ogólna🙂 Zacznijmy więc od definicji:
Płyn nienewtonowski to płyn, który czasami zachowuje się jak ciało stałe. A czasami - jak płyn. Zatem zwykła ciecz może się rozprzestrzeniać i płynąć. A płyn nienewtonowski może to zrobić. Z drugiej strony zwykła ciecz nie może być stała, odbić się ani uformować - ale ciecz nienewtonowska może. Ogólnie wynik jest bardzo interesujący. Powodem takiego wyniku jest to, że ciecze te najczęściej powstają z dużych cząsteczek polimeru, „adhezja” pomiędzy którymi nie jest zbyt silna, a cząsteczki te mogą dość swobodnie ślizgać się względem siebie (prawie się okazuje).
Jeśli więc weźmiemy np ciecz nieniutonowska wpisz „szampon” i pod odpowiednim ciśnieniem i pod odpowiednim kątem wylej go na twardą powierzchnię, możesz zobaczyć, jak strumień szamponu odbija się od powierzchni i tworzy łuk - właśnie tak:
Nawiasem mówiąc, efekt ten ma swoją nazwę: „Efekt Kay”. Przy odrobinie wprawy (około dziesiątego słoiczka szamponu) też można się nauczyć robić fajne rzeczy :) Ale skończmy już z teorią i przejdźmy do obiecanej praktyki:
Oferujemy dwa sposoby uzyskania płynu nienewtonowskiego. Pierwszy jest trochę brudniejszy, drugi trochę mniej niezawodny, choć bardziej spektakularny.
A więc płyn nienewtonowski składający się ze skrobi i wody.
Do gotowania potrzebujemy skrobi (ziemniaczanej, kukurydzianej - dowolnej) i wody. Proporcja zależy od jakości skrobi i zwykle wynosi od 1:1 do 1:3 na korzyść wody. W wyniku wymieszania otrzymujemy coś w rodzaju galaretki, która ma ciekawe właściwości. Jeśli więc powoli włożymy rękę do pojemnika z mieszanką, efekt będzie dokładnie taki sam, jak gdybyśmy włożyli rękę do wody. Ale jeśli odpowiednio nim zamachniesz i uderzysz w tę mieszankę, twoja ręka odbije się, jakby była solidną substancją.
Ponadto, jeśli wylejesz taką mieszaninę z wystarczającej wysokości, wówczas w górnej części strumienia będzie ona płynąć jak ciecz. A na dnie gromadzi się w grudki, niczym substancja stała. Można też włożyć rękę do płynu i mocno zacisnąć palce. Poczujesz, jak między Twoimi palcami utworzyła się twarda warstwa. Lub inny eksperyment - włóż rękę w tę „galaretkę” i ostro spróbuj ją wyciągnąć. Wielka szansa aby pojemnik uniósł się wraz z Twoją ręką.
Jeśli zauważysz, opisane zachowanie mieszaniny jest dość podobne do zachowania ciasta. Najprawdopodobniej więc, jeśli zdecydujesz się uczynić tę mieszaninę mniej brudną, możesz dodać trochę mąki. Film na ten temat (o tym, co można zrobić z płynem nienewtonowskim):
I tym radosnym akcentem przechodzimy do drugiej metody przygotowania cieczy nienewtonowskiej:
Prawie nienewtonowska ciecz wytwarzana z tetraboranu sodu (boraksu) i kleju PVA.
Jak sama nazwa wskazuje, do tego eksperymentu, którego wyniki są bardziej podobne do handgamu (gumy do żucia do rąk), potrzebujesz tetraboranu sodu (boraksu), który można kupić w aptece lub na rynku od starszych kobiet, oraz PVA klej. Proporcje mieszania zależą również od jakości składników i dlatego różnią się w zależności od przepisu. Najczęściej jest to klej: tetraboran = od 1:1 do 1:4.
Dla odniesienia: tetraboran sodu („boraks”) - Na2B4O7, sól słabego kwasu borowego i mocny fundament, powszechny związek boru, ma kilka krystalicznych hydratów i jest szeroko stosowany w technologii.
Podstawową zasadą jest bardzo dokładne i szybkie wymieszanie. Naszym zadaniem jest równomierne rozprowadzenie boraksu w objętości kleju PVA do momentu rozpoczęcia fizycznego i chemicznego oddziaływania pomiędzy nimi, co może uniemożliwić dalsze mieszanie (a także utworzenie pożądanego efektu). Ogólnie rzecz biorąc, efektem może być twarożek. Dlatego Ta metoda i nazywany jest mniej niezawodnym. Mimo że jest czystszy – po zakończeniu gier ręcznych na dłoniach nie pozostają smugi skrobi.
Choć jest taka rada – mieszaninę należy pozostawić na kilka godzin w hermetycznie zamkniętym pojemniku w celu wyrośnięcia. Obiecał film instruktażowy jak zrobić gumę do rąk przy użyciu boraksu i kleju PVA:
Jeśli chodzi o klej PVA: istnieje opinia, że marka PVA-M nie nadaje się do takich eksperymentów.
Nawiasem mówiąc, druga opcja nazywa się „cieczą prawie nienewtonowską”, ponieważ mieszanina, mimo że nie klei się do rąk, nie zawsze chce spływać, odbijać się od podłogi i kapać. Chociaż wszystko inne jest w porządku :)
W obu przypadkach możesz dodać do mieszanki jakiś barwnik, a wtedy wynik będzie zabawniejszy.
Jeśli się nad tym zastanowić, można założyć, że boraks dodany do skrobi i wody w pierwszym przypadku może również mieć dodatkowe działanie, zmniejszając bałagan w tej metodzie. A skrobia dodana do drugiego przepisu może z czasem spowolnić wiązanie i twardnienie kleju. Możliwe jest również użycie boraksu w postaci suchej.
Udanych eksperymentów z płynami nienewtonowskimi!
...materiał, który ma niesamowity charakter
właściwości: przy niewielkich obciążeniach jest miękki
i elastyczny, a gdy jest duży, staje się
twarde i bardzo elastyczne.
Żaden człowiek nie może uciec od rzeczywistości świat materialny wokół niego i w którym on sam żyje. Przyroda, życie codzienne, technologia i wszystko, co nas otacza i dzieje się w nas, podlega jednolitym prawom powstania i rozwoju – prawom FIZYKI.
Natura jest prawdziwa laboratorium fizyczne, w którym człowiek musi być aktywnym obserwatorem, twórcą, ale nie niewolnikiem natury, nie potrafiącym choć w przybliżeniu wytłumaczyć tego, co obserwuje Zjawiska naturalne. Od urodzenia każdy człowiek zapoznaje się z otaczającymi go substancjami, a gdy dorasta, człowiek zaczyna rozróżniać różnego rodzaju ciecze z gazów lub ciał stałych, rozumiejąc co charakterystyczne właściwości tkwiący w substancjach. W młodym wieku dziecko nie myśli o tym zbyt wiele ciekawe znaki, nie rozumie, dlaczego woda jest cieczą, a śnieg ciałem stałym... Im człowiek jest starszy, tym szerszy staje się jego obszar wiedzy, tym głębiej rozumie istotę rzeczy. Tak więc dla każdego człowieka przychodzi moment, w którym pod pojęciem cieczy będzie rozumiał nie tylko mleko czy wodę, ale zrozumie, że ciecz, jak każdy inny rodzaj materii, ma swoją własną klasyfikację i podstawowe właściwości. Główną właściwością cieczy, odróżniającą ją od innych stanów skupienia, jest zdolność do nieograniczonej zmiany kształtu pod wpływem stycznych naprężeń mechanicznych, nawet dowolnie małych, przy praktycznie zachowaniu jej objętości. Stan ciekły jest zwykle uważany za pośredni między ciałem stałym a gazem: gaz nie zachowuje ani objętości, ani kształtu, ale ciało stałe zachowuje jedno i drugie. Ciecze dzielą się na idealne i rzeczywiste. Idealny - nielepkie ciecze o absolutnej mobilności, tj. brak sił tarcia i naprężeń stycznych oraz absolutna niezmienność. Rzeczywiste - lepkie ciecze, które mają ściśliwość, opór, siły rozciągające i ścinające oraz wystarczającą ruchliwość, tj. obecność sił tarcia i naprężeń stycznych.
Znaczenie projektu:
Otacza nas ogromna ilość płynów. Płyn otacza nas wszędzie i zawsze. Sami ludzie są z cieczy, woda daje nam życie, wyszliśmy z wody i zawsze do wody wracamy. Cały czas spotykamy się ze stosowaniem płynów: pijemy herbatę, myjemy ręce, wlewamy benzynę do samochodu, wlewamy olej na patelnię. Główną właściwością cieczy jest to, że może zmieniać swój kształt pod wpływem naprężeń mechanicznych.
Okazało się jednak, że nie wszystkie płyny zachowują się w zwykły sposób. Są to tak zwane płyny nienewtonowskie. Zainteresowaliśmy się niezwykłymi właściwościami takich cieczy i przeprowadziliśmy kilka eksperymentów.
Hipoteza:
Przeprowadź eksperymenty, w których wyraźnie zobaczysz niektóre właściwości fizyczne cieczy nienewtonowskich.
Cele projektu:
Zdobądź płyn nienewtonowski
Zbadaj niektóre właściwości fizyczne płynu nienewtonowskiego
Cele projektu:
Zbierać materiał teoretyczny o płynie nienewtonowskim
Eksperymentalne badanie niektórych właściwości fizycznych cieczy nienewtonowskich (gęstość, temperatura wrzenia, temperatura krystalizacji)
Poznaj zakres zastosowań płynów nienewtonowskich
Metody badawcze:
Obserwacja
Studium materiałów teoretycznych
Przeprowadzanie eksperymentów
Analiza
Część teoretyczna
Ciecz jest jednym ze stanów skupienia. Istnieją trzy takie stany, nazywane są również stanami agregatowymi, są to gaz, ciecz i solidny. Substancja płynna wywoływana, jeśli ma właściwość nieograniczonej zmiany kształtu pod wpływ zewnętrzny zachowując głośność.
Stan ciekły jest zwykle uważany za pośredni między ciałem stałym a gazem: gaz nie zachowuje ani objętości, ani kształtu, ale ciało stałe zachowuje jedno i drugie. Ciecze mogą być idealne lub prawdziwe. Idealny - nielepkie ciecze o absolutnej mobilności, tj. brak sił tarcia i naprężeń stycznych oraz absolutna niezmienność objętości pod wpływem siły zewnętrzne. Rzeczywiste - lepkie ciecze, które mają ściśliwość, opór, siły rozciągające i ścinające oraz wystarczającą ruchliwość, tj. obecność sił tarcia i naprężeń stycznych. Prawdziwe płyny może być newtonowski lub nienewtonowski.
Ciecze Newtona są cieczami jednorodnymi. Płyn Newtona to woda, olej i większość substancje płynne, które są nam znane w codziennym użytkowaniu, czyli takie, które zachowują swoje właściwości stan skupienia, bez względu na to, co z nimi zrobisz (chyba że mówimy oczywiście o parowaniu lub zamarzaniu).
Kolejną rzeczą są płyny nienewtonowskie. Ich osobliwość polega na tym, że ich właściwości płynu zmieniają się w zależności od prędkości prądu.
Pod koniec XVII wieku wielki fizyk Newton zauważył, że szybkie wiosłowanie jest znacznie trudniejsze niż wiosłowanie powolne. Następnie sformułował prawo, zgodnie z którym lepkość cieczy wzrasta proporcjonalnie do wywieranej na nią siły. Newton zajął się badaniem przepływu płynów, próbując symulować ruch planet Układ Słoneczny poprzez obrót cylindra przedstawiającego Słońce w wodzie. W swoich obserwacjach ustalił, że jeśli obrót cylindra zostanie utrzymany, to stopniowo przenosi się on na całą masę cieczy. Następnie do opisu podobne właściwości cieczy zaczęto używać terminów „tarcie wewnętrzne” i „lepkość”, które stały się równie powszechne. Historycznie rzecz biorąc, te prace Newtona położyły podwaliny pod badania lepkości i reologii.
Gdy ciecz jest niejednorodna, np. składa się z dużych cząsteczek tworzących złożone struktury przestrzenne, wówczas w trakcie jej przepływu lepkość zależy od gradientu prędkości. Takie płyny nazywane są nienewtonowskimi. Nienewtonowskie, czyli anomalne, to płyny, których przepływ nie jest zgodny z prawem Newtona. Istnieje wiele takich płynów, które są nietypowe z hydraulicznego punktu widzenia. Są szeroko stosowane w przemyśle naftowym, chemicznym, przetwórczym i innych.
Ciecze nienewtonowskie nie podlegają prawom zwykłych cieczy; ciecze te zmieniają swoją gęstość i lepkość pod wpływem siły fizycznej, nie tylko uderzenia mechanicznego, ale nawet fal dźwiękowych i pola elektromagnetyczne. Jeśli działasz mechanicznie na zwykłą ciecz, to im większe jest na nią oddziaływanie, tym większe jest przesunięcie pomiędzy płaszczyznami cieczy, innymi słowy, im silniejsze oddziaływanie na ciecz, tym szybciej będzie ona płynęła i zmieniała swój kształt. Jeśli na ciecz nienewtonowską zadziałamy siłami mechanicznymi, uzyskamy zupełnie inny efekt, ciecz zacznie nabierać właściwości ciał stałych i zachowywać się jak ciało stałe, połączenie między cząsteczkami cieczy będzie się zwiększać wraz ze wzrostem wywierać na niego siłę, w rezultacie staniemy przed fizyczną trudnością w przesuwaniu warstw takich cieczy. Lepkość cieczy nienewtonowskich wzrasta wraz ze spadkiem prędkości przepływu cieczy.
część eksperymentalna
W części praktycznej przeprowadziliśmy kilka eksperymentów.
Eksperyment nr 1 „Otrzymywanie cieczy nienewtonowskiej”
Cel: otrzymać płyn nienewtonowski i sprawdzić jak zachowuje się w normalnych warunkach.
Wyposażenie: woda, skrobia, miska.
Postęp eksperymentu:
1 Weź miskę z wodą i skrobią. Zmieszane równe udziały Substancje.
2 Rezultatem jest biały płyn.
Zauważyliśmy, że jeśli mieszasz szybko, czujesz opór, ale jeśli mieszasz wolniej, nie. Możesz wlać powstały płyn do dłoni i spróbować zwinąć go w kulkę. Kiedy będziemy działać na ciecz, tocząc piłkę, w naszych rękach będzie solidna kula płynu, a im szybciej i silniej na nią oddziałujemy, tym gęstsza i twardsza będzie nasza piłka. Gdy tylko rozluźnimy dłonie, dotychczas twarda kula natychmiast rozleje się po naszej dłoni. Będzie to wynikać z faktu, że po ustaniu na nią wpływu ciecz ponownie nabierze właściwości fazy ciekłej.
Eksperyment nr 2 „Badamy trochę właściwości fizyczne ciecze nienewtonowskie”
Do badania właściwości wzięliśmy otrzymaną w poprzednim eksperymencie mieszaninę skrobi i wody, żel pod prysznic i olej słonecznikowy.
Cel doświadczenia: doświadczalne określenie gęstości, temperatury wrzenia i temperatury krystalizacji tych cieczy.
W wyniku eksperymentów uzyskaliśmy następujące dane:
Eksperyment nr 3 „Badanie wpływu pól magnetycznych na płyn nienewtonowski”
Eksperymenty z ferrofluidem są szeroko rozpowszechniane w formie filmów w Internecie. Fakt jest taki ten typ Ciecze pod wpływem magnesu ulegają określonym ruchom, co sprawia, że eksperymenty są bardzo spektakularne.
Płyn ferromagnetyczny można wykonać własnymi rękami w domu. Aby to zrobić, weźmiemy olej (odpowiedni jest olej silnikowy, olej słonecznikowy itp.), A także toner do drukarki laserowej (substancja w postaci proszku). Teraz wymieszaj oba składniki do konsystencji śmietany.
Aby efekt był maksymalny, ogrzewaj powstałą mieszaninę w łaźni wodnej przez około pół godziny, nie zapominając o jej wymieszaniu.
Płyn ferromagnetyczny (ferrociecz) to ciecz, która pod wpływem działania ulega silnej polaryzacji pole magnetyczne. Mówiąc najprościej, jeśli zbliżysz do tej cieczy zwykły magnes, wywoła on określone ruchy, na przykład stanie się jak jeż, wstanie z garbem itp.
Robienie zabawki - śluzu
Pierwsza zabawka typu slime została wyprodukowana przez firmę Mattel w 1976 roku. Zabawka Slime zyskała popularność dzięki swoim zabawnym właściwościom - zarówno płynności, elastyczności, jak i zdolności do ciągłej transformacji. Mając właściwości płynu nienewtonowskiego, śluzowata zabawka szybko stała się niezwykle popularna wśród dzieci i dorosłych. Nie wszędzie można było kupić Slime'a, ale wkrótce nauczyli się, jak zrobić zabawną zabawkę w domu.
Robienie slime własnymi rękami i w domu różni się od oryginalnego przepisu. Dlatego będziemy używać bardziej przystępnych substancji:
1. Klej PVA. Biały, najlepiej świeży, klej można kupić w każdym sklepie z artykułami biurowymi lub sprzętem. Będziemy potrzebować około połowy zwykłej szklanki kleju dla Lizun, około 100 gramów.
2. Woda – najzwyklejsza woda z kranu. Jeśli chcesz, możesz wziąć gotowane temperatura pokojowa. Będziesz potrzebować trochę więcej szkła.
3. Tetraboran sodu, boraks lub boraks. Można kupić w aptece w postaci 4% roztworu.
4. Barwnik spożywczy lub kilka kropel zieleni. Oryginalny slime jest zielony, a jaskrawa zieleń doskonale sprawdza się jako barwnik.
5. Miarka, naczynie i patyczek do mieszania. Jako kij możesz wziąć ołówek, łyżkę lub inny odpowiedni przedmiot.
Przejdźmy do procesu tworzenia slime'a:
Rozpuść łyżkę boraksu w szklance wody.
- Zamień ćwierć szklanki wody i ćwierć szklanki kleju jednorodna mieszanina w innym pojemniku. W razie potrzeby dodaj tam barwnik.
- Mieszając mieszaninę kleju, stopniowo dodawaj roztwór boraksu, około pół szklanki. Mieszaj, aż uzyskasz jednorodną masę przypominającą galaretkę.
- Sprawdźmy wynik: zagęszczona substancja jest tak naprawdę śluzowatą zabawką. Można go położyć na stole, zmiażdżyć i sprawdzić wszystkie jego pierwotne właściwości.
Zastosowania płynów nienewtonowskich
Co dziwne, płyny te są bardzo popularne na świecie. Podczas badania płynów nienewtonowskich najpierw bada się ich lepkość. Wiedza na temat lepkości oraz sposobów jej pomiaru i utrzymania jest pomocna w medycynie, technologii, gotowaniu i produkcji kosmetyków.
Zastosowanie w kosmetologii
Firmy kosmetyczne osiągają ogromne zyski, znajdując idealną równowagę lepkości, którą uwielbiają klienci.
Aby kosmetyki dobrze przylegały do skóry, robi się je lepkie, niezależnie od tego, czy jest to podkład w płynie, błyszczyk, eyeliner, tusz do rzęs, balsam czy lakier do paznokci. Lepkość dla każdego produktu dobierana jest indywidualnie, w zależności od celu, do jakiego jest przeznaczony. Błyszczyk do ust na przykład powinien być na tyle lepki, aby długo utrzymywał się na ustach, ale nie za lepki, w przeciwnym razie osoby go używające będą miały nieprzyjemne uczucie lepkości na ustach. W masowej produkcji kosmetyków wykorzystuje się specjalne substancje zwane modyfikatorami lepkości. W kosmetykach domowych do tych samych celów wykorzystuje się różne olejki i woski.
W żelach pod prysznic lepkość jest tak dobrana, aby pozostawały na ciele wystarczająco długo, aby zmyć brud, ale nie dłużej niż to konieczne, w przeciwnym razie osoba ponownie poczuje się brudna. Zazwyczaj lepkość gotowego produktu kosmetycznego zmienia się sztucznie poprzez dodanie modyfikatorów lepkości.
Najwyższa lepkość dotyczy maści. Lepkość kremów jest niższa, a płyny są najmniej lepkie. Dzięki temu balsamy nakładają się na skórę cieńszą warstwą niż maści i kremy i działają na skórę odświeżająco. W porównaniu do kosmetyków o większej lepkości, są przyjemne w stosowaniu nawet latem, choć trzeba je mocniej wcierać i częściej aplikować, bo nie utrzymują się długo na skórze. Kremy i maści utrzymują się na skórze dłużej niż balsamy i są bardziej nawilżające. Szczególnie dobrze sprawdzają się zimą, gdy w powietrzu jest mniej wilgoci. W zimne dni, gdy skóra wysycha i pęka, produkty takie jak na przykład masło do ciała są połączeniem maści i kremu. Maści wchłaniają się znacznie dłużej i pozostawiają tłustą warstwę na skórze, ale znacznie dłużej utrzymują się na ciele. Dlatego są często stosowane w medycynie.
To, czy kupującemu przypadła do gustu lepkość produktu kosmetycznego, często decyduje o tym, czy wybierze ten produkt w przyszłości. Dlatego producenci kosmetyków dokładają wielu starań, aby uzyskać optymalną lepkość, która powinna spodobać się większości kupujących. Ten sam producent często produkuje produkt o tym samym przeznaczeniu, np. żel pod prysznic różne opcje i o różnych lepkościach, aby kupujący mieli wybór. Podczas produkcji ściśle przestrzega się receptury, aby zapewnić zgodność lepkości z normami.
Używaj w gotowaniu
Aby poprawić prezentację potraw, aby jedzenie było bardziej apetyczne i aby było łatwiejsze do spożycia, w gotowaniu stosuje się lepkie produkty spożywcze.
Produkty o dużej lepkości, takie jak sosy, bardzo dobrze nadają się do smarowania innych produktów, np. pieczywa. Służą również do utrzymywania warstw żywności na miejscu. W kanapce używa się do tego celu masła, margaryny lub majonezu - wtedy ser, mięso, ryba czy warzywa nie zsuwają się z pieczywa. Do sałatek, zwłaszcza wielowarstwowych, często dodaje się majonez i inne lepkie sosy, aby pomóc tym sałatkom zachować swój kształt. Najbardziej słynne przykłady takie sałatki - śledź pod futrem i Olivier. Jeśli zamiast majonezu lub innego lepkiego sosu użyjesz Oliwa z oliwek, wtedy warzywa i inne produkty nie zachowają swojego kształtu.
Do dekoracji naczyń stosuje się również lepkie produkty, które potrafią zachować swój kształt. Na przykład jogurt lub majonez na zdjęciu nie tylko pozostaje w kształcie, jaki mu nadano, ale także podtrzymuje umieszczone na nim dekoracje.
Zastosowanie w medycynie
W medycynie konieczna jest umiejętność oznaczania i kontrolowania lepkości krwi, gdyż wysoka lepkość przyczynia się do szeregu problemów zdrowotnych. W porównaniu do krwi o normalnej lepkości, gęsta i lepka krew nie przepływa dobrze przez naczynia krwionośne, co ogranicza przepływ składniki odżywcze i tlen do narządów i tkanek, a nawet do mózgu. Jeśli tkanki nie otrzymują wystarczającej ilości tlenu, umierają, więc krew o wysokiej lepkości może uszkodzić zarówno tkankę, jak i narządy wewnętrzne. Uszkodzone są nie tylko te części ciała, które potrzebują najwięcej tlenu, ale także te, do których krew dociera najdłużej, czyli kończyny, zwłaszcza palce rąk i nóg. Na przykład w przypadku odmrożeń krew staje się bardziej lepka, dostarcza niewystarczającą ilość tlenu do rąk i nóg, zwłaszcza do tkanki palców, a w ciężkich przypadkach dochodzi do śmierci tkanki. W takiej sytuacji konieczna jest amputacja palców, a czasem także części kończyn.
Zastosowanie w technologii
W przemyśle motoryzacyjnym stosowane są płyny nienewtonowskie, syntetyczne oleje silnikowe na bazie płynów nienewtonowskich zmniejszają swoją lepkość kilkadziesiąt razy wraz ze wzrostem prędkości obrotowej silnika, zmniejszając jednocześnie tarcie w silnikach.
Wnioski i wnioski
W wyniku przeprowadzonych prac dokonano przeglądu teoretycznych źródeł informacji. Przeprowadzono serię doświadczeń z cieczami nienewtonowskimi, obliczono gęstość oraz określono temperatury wrzenia i krystalizacji cieczy nienewtonowskich.
Na podstawie wyników eksperymentów można wyciągnąć następujące wnioski:
1. Jeśli szybko mieszamy płyn nienewtonowski, wyczuwalny jest opór, natomiast jeśli mieszamy wolniej, to nie. Na szybki ruch taka ciecz zachowuje się jak ciało stałe.
2. Wraz ze zmianą temperatury zmienia się gęstość cieczy.
Wokół nas dzieje się wiele niesamowitych rzeczy, a płyn nienewtonowski jest tego najlepszym przykładem. Mamy nadzieję, że udało nam się jasno wykazać jego niesamowite właściwości.
Na podstawie wyników prac wykonano wszystkie przydzielone zadania i przeprowadzono wszystkie zaplanowane eksperymenty. Eksperymenty i prezentacja ilustrowały cel pracy, którą wykonaliśmy.
Literatura
Materiały dydaktyczne:
1. A. V. Peryshkin. Fizyka 7 klasa, Drop, Moskwa 2008
2. Zarembo L.K., Bołotowski B.M., Stachanow I.P. i inne Dzieci w wieku szkolnym o współczesna fizyka. Oświecenie, 2006
3. Kabardin O.F., Fizyka, materiały referencyjne, Oświecenie, 1988
Praca została ukończona:
Skibin Ilya, uczeń 9. klasy
Kharitonov Vadim, uczeń 9. klasy
Kierownik:
Giewska Ludmiła Iwanowna
Nauczyciel fizyki
Miejska państwowa placówka oświatowa
Szkoła średnia Nowokalitvenskaya
Dzielnica miejska Rossoshansky
Region Woroneża