Imaginează -ți că mănânci cina. Încerci să toarne unele pansament de ranch pe farfuria dvs. pentru a vă înmuia legumele. Sfătuiți recipientul cu susul în jos, dar nu iese nimic. Pare un solid.
Așa că scuturați sticla în sus și în jos și un mare blob de îmbrăcăminte și vă lovește farfuria. Pare un lichid.
Dar pansamentul nu se răspândește pe toată farfuria, cum ar fi laptele sau orice alt lichid dacă l -ați vărsat. Mai degrabă, menține o anumită formă, un fel de legume de pe farfurie. Pare un solid.
Dar de fiecare dată când scufundați morcovul sau țelina solidă în blobul de pansament, acesta denaturează puțin forma blobului. Puteți chiar să frământați și să răspândiți blobul în jur, dar forma și rigiditatea țelinei nu sunt afectate de acest joc. Pare un lichid.
Deci, Ranch îmbrăcă un lichid și un solid? Sau nu este nici?
Sunt un Profesor de fizică și biofizicăiar cercetările mele se concentrează pe înțelegerea materialelor squishy care au atât proprietăți lichide, cât și solide. Fizicienii numesc aceste materiale de materie moale. În laboratorul meuinvestigăm ceea ce face materiale biologice, cum ar fi pielea și snot, și cum putem crea materiale inspirate de bio care au aceleași proprietăți fascinante. De asemenea, găzduiesc un canal de socializare, Fizică Mamaunde cei doi băieți și cu mine punem și răspundem la întrebări despre fizica vieții de zi cu zi.
Stările de bază ale materiei
Pentru a afla ce se întâmplă cu pansamentul de ranch, trebuie să înțelegeți ce Diferite stări de materie sunt Și ceea ce face ca fiecare să fie unic. „Matterul” este doar cuvântul științific pentru „chestii” și este orice este alcătuit din blocurile de construcții microscopice Atomi numiți și asta are masă.
Probabil ați aflat în școală că există trei stări de materie: solid, lichid și gaz. Gândiți -vă cubul de gheață, o baltă de apă și ceață. Poate ai aflat și despre un al patrulea stat, cunoscut sub numele de plasmă.
Aceste stări diferite sunt definite de modul în care molecule extrem de mici Alcătuind problema interacționează unul cu celălalt. Aceste molecule sunt atât de mici încât nu le poți vedea cu ochiul tău liber. Dar interacțiunile lor invizibile determină proprietățile materialelor pe care le puteți vedea.
Moleculele într -un solid sunt atașate fizic unul de celălalt într -un mod care îi împiedică să se deplaseze unul față de celălalt. Aceasta este ceea ce face ca solidele să fie rigide și să poată păstra o formă fixă.
Moleculele dintr -un lichid, pe de altă parte, nu sunt conectate între ele. Se pot mișca, se pot aluneca unul pe celălalt și se pot amesteca. Această libertate de mișcare este ceea ce permite unui lichid să ia forma oricărui recipient în care se află.
Moleculele dintr -un gaz sunt complet libere să se deplaseze prea mult, fără să se lovească cu adevărat în celelalte molecule din gaz. Ca un lichid, un gaz va lua forma oricărui recipient în care se află și nu are formă fixă. Dar spre deosebire de lichide și solide, gazele își pot schimba dimensiunea sau volumul.
O plasmă este similară cu un gaz, dar are mult mai multă energie. Această energie face ca părțile încărcate electric ale moleculelor, numite protoni și electroni, să se despartă. Soarele și stelele sunt exemple de plasmă, la fel și materialul care face ca semnele neon să strălucească.
Elasticitate și vâscozitate
În timp ce solidele își păstrează forma, acestea nu sunt complet rigide. Conexiunile dintre molecule se comportă ca niște arcuri minuscule, ceea ce face ca solidele să fie elastice. Dacă împingeți un solid, acesta se va deforma – dar va reveni la starea sa inițială atunci când încetați să împingeți, un fel de saltea atunci când săriți pe pat. Desigur, acest lucru se întâmplă la nivel molecular, așa că nu puteți vedea că se întâmplă.
Și chiar dacă lichidele schimbă cu ușurință forma, acestea fac Rezistați această schimbare din cauza frecării între moleculele lichide în timp ce încearcă să se deplaseze unul pe celălalt. Această frecare se numește viscozitate. Lichidele precum mierea sau siropul sunt mult mai vâscoase decât lichidele, cum ar fi laptele sau apa, ceea ce le face mai greu de amestecat. Imaginați -vă că încercați să înotați într -o piscină de miere – delicioasă, dar dificilă.
Un al cincilea stat
Pansamentul de ranch este de fapt o cincime starea de materie Cunoscut sub numele de soft materie. Materia moale poate avea proprietăți atât ale lichidelor, cât și ale solidelor, astfel încât oamenii de știință din materiale spun că este Viscoelastic – o combinație de vâscoase și elastice. Alte exemple obișnuite de materie moale includ iaurt, aluat de prăjituri, șampon, pastă de dinți, chit prost, snot, slime și glazură.
Aceste substanțe nu sunt destul de solide și nu sunt destul de lichide – sunt puțin din ambele. Puteți turna șampon dintr -o sticlă, dar dacă puneți un pic între degete și le trageți, se va întinde între degete. Aluatul de cookie -uri își poate ține propria formă, dar dacă îl împingeți, se deformează și nu se întoarce înapoi.
Multe materiale viscoelastice Expoziție subțierea forfecăriiceea ce înseamnă că vâscozitatea lor scade, cu atât îi agitați mai mult. Acesta este motivul pentru care scuturarea sticlei de pansament de ranch sau ketchup vă permite să o turnați-chiar dacă înainte de a agita, a fost prea solid pentru a părăsi sticla. De asemenea, este motivul pentru care iaurtul care pare destul de solid și capabil să-și mențină forma devine mai lichid atunci când o agități rapid.
Materiale squishy Poate prezenta, de asemenea, îngroșarea forfecării – devin mai rigide cu atât încercați mai greu să le deformați. Așa este Oobleck, un amestec simplu de amidon de porumb și apăfuncționează. Puteți să -l turnați încet și să vă scufundați mâna în ea, ca orice alt lichid, dar dacă îl strângeți sau îl agitați, se solidifică.
Un alt tip de moleculă
Motivul pentru care aceste materiale squishy au atât proprietăți lichide, cât și solide, este acela sunt făcute din polimeri: molecule lungi, asemănătoare cu lanț. Aceste lanțuri lungi se încurcă, se încurcă, ca un bol de spaghetedeci sunt un fel de conectat, cum ar fi moleculele într -un solid, dar și un fel de liber pentru a trece pe lângă altul, precum moleculele într -un lichid.
Majoritatea pansamentului de ranch cumpărat din magazin conține Xantham Gum, care este un polimer natural folosit pentru a îngroșa și stabiliza multe alimente.
Așa că data viitoare când încercați să vă turnați pansamentul de ranch din sticlă, vă puteți imagina polimerii de gumă Xantham, toate încurcate unul cu celălalt, făcând pansamentul să acționeze ca un solid. Când scuturați sticla, vă dezamăgiți polimerii, astfel încât să alunece și să curgă unul pe celălalt, permițând pansamentului să curgă ușor din sticlă și pe farfuria dvs.
Întrebarea „Ranch îmbrăcă un lichid sau un solid?” a fost pozat de Gabriel, în vârstă de 8 ani, din Deland, Florida. Copii curioși este o serie pentru copii de toate vârstele. Dacă aveți o întrebare pe care doriți să o răspundeți, trimiteți -o la curiouskidsus@theconversation.com.
Acest articol editat este republicat din Conversația sub licență Creative Commons. Citiți Articol original.
Mai multe despre matematica fizică