
想像你在吃晚餐。你嘗試倒一些牧場調味料到盤子上浸入蔬菜中。您可以將容器倒置,但什麼都沒有。似乎是一個固體。
因此,您可以上下搖動瓶子,一大斑點斑點掉了,撞到了盤子。看起來像液體。
但是,如果您將敷料散佈在盤子上,如果您灑了牛奶或任何其他液體,則會散佈。相反,它具有某種形狀,有點像盤子上的蔬菜。似乎是一個固體。
但是,每當您將堅固的胡蘿蔔或芹菜插入敷料的斑點時,都會扭曲斑點的形狀。您甚至可以塗抹並散佈斑點,但是芹菜的形狀和僵硬不受此遊戲的影響。看起來像液體。
那麼,牧場在盛裝液體和固體嗎?還是兩個?
我是一個物理學教授,我的研究重點是了解具有液體和固體特性的柔軟材料。物理學家稱這些材料軟物質。在我的實驗室,我們研究了什麼使生物學材料(例如皮膚和鼻涕)柔軟,以及如何創建具有相同特性的生物啟發的材料。我還主持了一個社交媒體頻道,物理媽媽,我和我的兩個男孩問並回答有關日常生活物理學的問題。
物質的基本狀態
要弄清楚牧場敷料的情況,您需要了解是什麼使每個人都獨一無二。 “物質”只是“東西”的科學詞,它是由微觀構建塊組成的。那有質量。
您可能在學校獲悉,物質有三個狀態:固體,液體和天然氣。想想冰塊,水和霧氣。也許您還學會了第四個州,稱為電漿。
這些不同的狀態是由非常微小的分子彌補這件事彼此互動。這些分子很小,以至於您無法用肉眼看到它們。但是他們的無形交互決定了您可以看到的材料的特性。
固體中的分子在物理上彼此固定,以防止它們相對於彼此移動。這就是使固體剛性並能夠保持固定形狀的原因。
另一方面,液體中的分子沒有相互連接。他們可以四處走動,彼此滑動並混合在一起。這種運動自由是使液體能夠採用其所處的任何容器的形狀。
氣體中的分子完全可以自由移動,而不會真正撞到氣體中的其他分子。像液體一樣,氣體將採用其所處的任何容器的形狀,沒有固定形狀。但是,與液體和固體不同,氣體也可以改變其大小或體積。
血漿類似於氣體,但能量更多。這種能量會導致分子的電動部分(稱為質子和電子)分解。太陽和恆星是等離子體的例子,材料也是使霓虹燈跡象發光。
彈性和粘度
雖然固體保持形狀,但並不是完全剛性的。分子之間的連接表現得像小彈簧一樣,這使固體彈性。如果您推出固體,它將變形 - 但是當您停止推動時,它會反彈回到原來的狀態,當您在床上彈跳時有點像床墊。當然,這發生在分子層,因此您看不到它發生。
即使液體很容易改變形狀,它們也可以在液體分子之間試圖彼此移動時。這種摩擦稱為粘度。蜂蜜或糖漿等液體比牛奶或水等液體更具粘性,使其難以攪拌。想像一下,試圖在游泳池中游泳 - 美味但困難。
第五州
牧場敷料實際上是第五次 稱為軟物質。軟物質可以具有液體和固體的特性,因此材料科學家說這是粘彈性 - 粘性和彈性的組合。軟物質的其他常見例子包括酸奶,餅乾麵團,洗髮水,牙膏,愚蠢的膩子,鼻涕,粘液和糖霜。
這些物質並不是很固體,也不是很液體 - 它們兩者都有。您可以從瓶子裡倒洗髮水,但是如果您在手指之間放一點並將其拉開,則可以在手指之間伸展。餅乾麵團可以保持自己的形狀,但是如果推開它,它會變形並且不會反彈。
許多粘彈性材料展示剪切稀疏,這意味著它們的粘度降低了您的攪動越多。這就是為什麼搖一瓶牧場調味料或番茄醬可以使您倒出 - 即使在搖動之前,它太堅固了,無法將瓶子留下來。這也是為什麼當您迅速攪拌時,看起來很堅固且能夠保持其形狀的酸奶變得更像液體。
柔軟的材料也可以表現出剪切增厚- 他們越難使它們變形,它們變得更加僵硬。這就是方法Oobleck,簡單的玉米澱粉和水的混合物,作品。您可以像其他任何液體一樣慢慢倒入並將其浸入其中,但是如果將其擠壓或將其固定固定。
另一種分子
這些柔軟的材料具有液體和固體特性的原因是它們是由聚合物製成的:長,鏈狀分子。這些長鏈都糾結在一起,像一碗意大利麵條,因此它們與固體中的分子一樣,但也可以自由移動,例如液體中的分子。
大多數商店購買的牧場敷料都含有Xantham口香糖,這是一種天然聚合物,用於增稠和穩定許多食物。
因此,下次您嘗試從瓶子裡倒入牧場時,您可以想像Xantham Gum聚合物都彼此糾結,使調味料像固體一樣。當您搖動瓶子時,您會在聚合物中脫離聚合物,因此它們可以滑動並互相流過,從而使敷料輕鬆從瓶子中流出並進入盤子。
問題:“牧場是在液體或固體打扮嗎?”由佛羅里達州德蘭的8歲的加布里埃爾(Gabriel)提出。好奇的孩子是各個年齡段的孩子的系列。如果您有一個問題,您希望專家回答,請將其發送給[email protected]。