Was sind nicht-newtonsche Flüssigkeiten? Beispiele finden sich sicherlich auch in Ihrem Kühlschrank, aber Treibsand gilt als das offensichtlichste Beispiel für ein wissenschaftliches Wunderwerk - flüssig und fest zugleich durch schwebende (schwebende) Partikel.
Über die Viskosität
Sir Isaac Newton argumentierte, dass die Viskosität oder der Fließwiderstand einer Flüssigkeit von der Temperatur abhängt. So kann beispielsweise Wasser gerade unter dem Einfluss von Heiz- oder Kühlelementen zu Eis werden und umgekehrt. Einige Substanzen, die auf der Welt vorkommen, ändern jedoch ihre Viskosität aufgrund der Anwendung von Kraft und nicht aufgrund einer Temperaturänderung. Interessanterweise gilt die häufig verwendete Tomatensauce, die bei längerem Rühren dünner wird, als nicht-newtonsche Flüssigkeit. Sahne hingegen dickt beim Schlagen ein. Die Temperatur ist für diese Substanzen nicht wichtig - die Viskosität von nicht-newtonschen Flüssigkeiten ändert sich aufgrund physikalischer Einwirkung.
Experiment
Für diejenigen, die sich für angewandte Wissenschaft interessieren oder es einfach nur wollenUm Ihre Gäste und Freunde mit einem unglaublich einfachen und gleichzeitig erstaunlich faszinierenden wissenschaftlichen Experiment zu überraschen, wurde ein spezielles Rezept für eine kolloidale Stärkelösung entwickelt. Eine echte nicht-newtonsche Flüssigkeit, die aus buchstäblich zwei gewöhnlichen kulinarischen Zutaten hergestellt wird, wird sowohl Schüler als auch Studenten mit ihrer Konsistenz in Erstaunen versetzen. Alles, was Sie brauchen, ist Stärke und reines Wasser, und das Ergebnis ist eine einzigartige Substanz, die sowohl flüssig als auch fest ist.
Rezept
- Gießen Sie etwa ein Viertel einer Packung Maisstärke in eine saubere Schüssel und fügen Sie langsam etwa ein halbes Glas Wasser hinzu. Eingreifen. Manchmal ist es bequemer, eine kolloidale Stärkelösung direkt mit den Händen zuzubereiten.
- Füge weiterhin Stärke und Wasser in kleinen Portionen hinzu, bis du eine honigartige Konsistenz hast. Dies ist die zukünftige nicht-newtonsche Flüssigkeit. Wie kann man es homogen machen, wenn alle Versuche, gleichmäßig zu rühren, fehlschlagen? Keine Sorge; gib dem Prozess einfach mehr Zeit. Daher werden Sie für eine Packung Maisstärke höchstwahrscheinlich ein bis zwei Gläser Wasser benötigen. Bitte beachte, dass die Substanz dichter wird, je mehr Pulver du hinzufügst.
- Gieße die entstandene Substanz in eine Bratpfanne oder Auflaufform. Sehen Sie sich die ungewöhnliche Konsistenz genau an, wenn die „feste“Flüssigkeit herunterläuft. Rühren Sie die Substanz mit dem Zeigefinger im Kreis – zuerst langsam, dann immer schnellerschneller, bis Sie eine erstaunliche nicht-newtonsche Flüssigkeit haben.
Experimente
Sowohl zum Zweck der wissenschaftlichen Erkenntnis als auch nur zum Spaß können Sie die folgenden Experimente ausprobieren:
- Schiebe deinen Finger über die Oberfläche des entstandenen Gerinnsels. Ist dir etwas aufgefallen?
- Tauche deine ganze Hand in die mysteriöse Substanz ein und versuche sie mit den Fingern zusammenzudrücken und aus dem Behälter zu ziehen.
- Versuche, die Substanz zwischen deinen Handflächen zu rollen, um eine Kugel zu formen.
- Du kannst sogar mit aller Kraft mit deiner Handfläche auf das Gerinnsel schlagen. Die anwesenden Zuschauer werden wahrscheinlich zur Seite rennen und erwarten, mit einer Stärkelösung besprüht zu werden, aber die ungewöhnliche Substanz wird im Behälter bleiben. (Es sei denn, Sie haben die Stärke verschont.)
- Ein spektakuläres Experiment bieten Videoblogger an. Für ihn benötigen Sie eine Notensäule, die sorgfältig in mehreren Schichten mit dicker Frischh altefolie abgedeckt werden sollte. Gießen Sie die Lösung auf den Film und sch alten Sie die Musik mit hoher Lautstärke ein. Sie werden atemberaubende visuelle Effekte erleben können, die nur mit dieser einzigartigen Verbindung möglich sind.
Wenn du ein Experiment in einem Labor vor Schülern oder Studenten durchführst, frage sie, warum sich eine nicht-newtonsche Flüssigkeit so verhält, wie sie es tut. Warum erscheint es fest, wenn es in der Hand gedrückt wird, fließt aber wie Sirup, wenn die Finger gelöst werden? Am Ende der Diskussion können Sie das Gerinnsel in eine große Plastiktüte mit Reißverschluss packen, um es aufzubewahren.bis zum nächsten Mal. Es wird Ihnen nützlich sein, die Eigenschaften der Suspension zu demonstrieren.
Geheimnis der Substanz
Warum verhält sich eine kolloidale Stärkelösung in einigen Fällen wie ein Feststoff und in anderen wie eine Flüssigkeit? Tatsächlich haben Sie eine echte nicht-newtonsche Flüssigkeit geschaffen – eine Substanz, die dem Viskositätsgesetz widerspricht.
Newton glaubte, dass sich die Viskosität einer Substanz nur durch eine Erhöhung oder Verringerung der Temperatur ändert. Beispielsweise fließt Motoröl beim Erhitzen leicht und verdickt sich beim Abkühlen. Streng genommen gehorchen auch nicht-newtonsche Flüssigkeiten diesem physikalischen Gesetz, ihre Viskosität lässt sich aber auch durch Krafteinwirkung oder Druck verändern. Wenn Sie ein kolloidales Gerinnsel in Ihre Hand drücken, nimmt seine Dichte erheblich zu und (wenn auch nur vorübergehend) scheint es sich in einen Feststoff zu verwandeln. Wenn du deine Faust öffnest, fließt die kolloidale Lösung wie eine normale Flüssigkeit.
Dinge, die Sie beachten sollten
Die Ironie ist, dass es unmöglich ist, Stärke mit Wasser für immer zu mischen, denn als Ergebnis des Experiments erhält man keine homogene Substanz, sondern eine Suspension. Mit der Zeit lösen sich die Pulverpartikel von den Wassermolekülen und bilden einen harten Klumpen am Boden Ihrer Plastiktüte. Aus diesem Grund verstopft eine solche nicht-newtonsche Flüssigkeit sofort die Abwasserrohre, wenn Sie sie einfach nehmen und in den Abfluss gießen. Auf keinen Fall in den Abfluss schütten - besser in eine Tüte packen und einfach reinwerfenMüllschlucker.
