Физика на бита сметана Тече - не тече, списание Popular Mechanics
Първо, нека направим малък експеримент. За да направите това, ще ви трябва кутия бита сметана: изстискайте повече върху лъжица и наблюдавайте внимателно. Ако сте били достатъчно внимателни, забелязвате, че кремът изтича от бутилката като течност и след известно време, удряйки лъжицата, изглежда почти твърд. Какво им се случи? Нека помислим за това, поставянето на крем в устата ви - в името на науката.
Това се дължи на промяна във вискозитета на кремообразната пяна. Когато част от веществото (в случая пяната) се измести спрямо останалата част от масата си, вискозитетът му намалява (пяната "изтънява") и става по-течна - докато движението спре. Подобно явление - изтъняване при срязване - се наблюдава в много вещества и в случай на моторно масло или кръв е много по-важно, отколкото в ежедневния ни експеримент. Например, той увеличава износването на автомобилните двигатели и е нежелан в моторното масло. Но с кетчупа е точно обратното: той позволява на любимия ви сос да се отцеди от бутилката, но да остане „пързалка“ отгоре на ястието.
Въпреки цялата рутина вътрешните механизми на този процес все още не са напълно изяснени. Неговите детайли се дължат на междумолекулни взаимодействия в течността и тези взаимодействия могат да бъдат много, много сложни. И дори за най-простите течности не беше възможно да се потвърдят съществуващите теории на практика. Доскоро: съответният експеримент беше проведен в орбита.
Проект, наречен Critical Viscosity Xenon-2 (CVX-2), се проведе на совалката Columbia, която беше изгубена през 2003 г. поради разрушаването на топлоизолационния слой по време на навлизане в атмосферата. За щастие се показаха хард дисковете на бордовите компютри.сред отломките му - и те се оказаха достатъчно непокътнати за учените, с трудности, но успяха да възстановят информацията, съхранявана върху тях.
Мирен синтез: енергийните надежди на човечеството
Какво всъщност е изобразено в известната картина "Викът"?
Същността на експеримента CVX-2 беше да се изследва промяната във вискозитета на ксенона, инертен газ, който се използва широко в индустрията. За разлика от повечето други газове, газообразният ксенон се състои от едноатомни частици и по този начин е по-близък по характеристики до „идеалния газ“, разглеждан от класическата термодинамика. Така че, за разлика от същия крем, състоящ се от сложна смес от големи органични молекули, е много по-лесно да се изследва ксенон.
Вярно е, че при нормални условия такива „прости“ вещества не показват промяна във вискозитета. Но всичко се променя в областта на критичната точка - специална комбинация от условия на температура и налягане, при които веществото проявява както свойствата на течност, така и на газ. В този момент ксенонът прилича на гъста мъгла, смес от микрорегиони с малко по-висока или по-ниска плътност. Тези региони непрекъснато се образуват и разпадат като бълбукаща пяна, създавайки в чист и „прост“ ксенон структурни условия, подобни на сложни течности – като, да речем, нашата кръв.
На Земята, под въздействието на собственото си тегло, ксенонът в критична точка ще се свие: ще бъде по-плътен на дъното, отколкото по-близо до повърхността. Всичко това доведе до факта, че експериментът с него можеше да се направи само в микрогравитация, тоест в орбита. В специален тестов контейнер беше възможно да се създадат условия, при които ксенонът беше в условия, близки до критичната точка, и след това внимателно да се смеси с миниатюрна шпатула. Измерване колко „съпротивлява“течни движения на лопатката, учените са получили данни за нейния вискозитет.
Получените за първи път данни потвърдиха на практика някои точки от съществуващите теории, които обясняват процеса на промяна на вискозитета по време на потока. Защо е необходимо това? Например, за да създаваме по-качествени автомобилни масла в бъдеще. Е, дали ще бъде възможно да се подобри бита сметана все още не е известно на науката.
Между другото, вискозните свойства на течностите също се променят, когато преминават през "нанотръби", което, както знаете, не е далеч. Прочетете кога водата престава да бъде вода: Nanovody.