
想象你在吃晚餐。你尝试倒一些牧场调味料到盘子上浸入蔬菜中。您可以将容器倒置,但什么都没有。似乎是一个固体。
因此,您可以上下摇动瓶子,一大斑点斑点掉了,撞到了盘子。看起来像液体。
但是,如果您将敷料散布在盘子上,如果您洒了牛奶或任何其他液体,则会散布。相反,它具有某种形状,有点像盘子上的蔬菜。似乎是一个固体。
但是,每当您将坚固的胡萝卜或芹菜插入敷料的斑点时,都会扭曲斑点的形状。您甚至可以涂抹并散布斑点,但是芹菜的形状和僵硬不受此游戏的影响。看起来像液体。
那么,牧场在盛装液体和固体吗?还是两个?
我是一个物理学教授,我的研究重点是了解具有液体和固体特性的柔软材料。物理学家称这些材料软物质。在我的实验室,我们研究了什么使生物学材料(例如皮肤和鼻涕)柔软,以及如何创建具有相同特性的生物启发的材料。我还主持了一个社交媒体频道,物理妈妈,我和我的两个男孩问并回答有关日常生活物理学的问题。
物质的基本状态
要弄清楚牧场敷料的情况,您需要了解是什么使每个人都独一无二。 “物质”只是“东西”的科学词,它是由微观构建块组成的。那有质量。
您可能在学校获悉,物质有三个状态:固体,液体和天然气。想想冰块,水和雾气。也许您还学会了第四个州,称为等离子体。
这些不同的状态是由非常微小的分子弥补这件事彼此互动。这些分子很小,以至于您无法用肉眼看到它们。但是他们的无形交互决定了您可以看到的材料的特性。
固体中的分子在物理上彼此固定,以防止它们相对于彼此移动。这就是使固体刚性并能够保持固定形状的原因。
另一方面,液体中的分子没有相互连接。他们可以四处走动,彼此滑动并混合在一起。这种运动自由是使液体能够采用其所处的任何容器的形状。
气体中的分子完全可以自由移动,而不会真正撞到气体中的其他分子。像液体一样,气体将采用其所处的任何容器的形状,没有固定形状。但是,与液体和固体不同,气体也可以改变其大小或体积。
血浆类似于气体,但能量更多。这种能量会导致分子的电动部分(称为质子和电子)分解。太阳和恒星是等离子体的例子,材料也是使霓虹灯迹象发光。
弹性和粘度
虽然固体保持形状,但并不是完全刚性的。分子之间的连接表现得像小弹簧一样,这使固体弹性。如果您推出固体,它将变形 - 但是当您停止推动时,它会反弹回到原来的状态,当您在床上弹跳时有点像床垫。当然,这发生在分子层,因此您看不到它发生。
即使液体很容易改变形状,它们也可以在液体分子之间试图彼此移动时。这种摩擦称为粘度。蜂蜜或糖浆等液体比牛奶或水等液体更具粘性,使其难以搅拌。想象一下,试图在游泳池中游泳 - 美味但困难。
第五州
牧场敷料实际上是第五次 称为软物质。软物质可以具有液体和固体的特性,因此材料科学家说这是粘弹性 - 粘性和弹性的组合。软物质的其他常见例子包括酸奶,饼干面团,洗发水,牙膏,愚蠢的腻子,鼻涕,粘液和糖霜。
这些物质并不是很固体,也不是很液体 - 它们两者都有。您可以从瓶子里倒洗发水,但是如果您在手指之间放一点并将其拉开,则可以在手指之间伸展。饼干面团可以保持自己的形状,但是如果推开它,它会变形并且不会反弹。
许多粘弹性材料展示剪切稀疏,这意味着它们的粘度降低了您的搅动越多。这就是为什么摇一瓶牧场调味料或番茄酱可以使您倒出 - 即使在摇动之前,它太坚固了,无法将瓶子留下来。这也是为什么当您迅速搅拌时,看起来很坚固且能够保持其形状的酸奶变得更像液体。
柔软的材料也可以表现出剪切增厚- 他们越难使它们变形,它们变得更加僵硬。这就是方法Oobleck,简单的玉米淀粉和水的混合物,作品。您可以像其他任何液体一样慢慢倒入并将其浸入其中,但是如果将其挤压或将其固定固定。
另一种分子
这些柔软的材料具有液体和固体特性的原因是它们是由聚合物制成的:长,链状分子。这些长链都纠结在一起,像一碗意大利面条,因此它们与固体中的分子一样,但也可以自由移动,例如液体中的分子。
大多数商店购买的牧场敷料都含有Xantham口香糖,这是一种天然聚合物,用于增稠和稳定许多食物。
因此,下次您尝试从瓶子里倒入牧场时,您可以想象Xantham Gum聚合物都彼此纠结,使调味料像固体一样。当您摇动瓶子时,您会在聚合物中脱离聚合物,因此它们可以滑动并互相流过,从而使敷料轻松从瓶子中流出并进入盘子。
问题:“牧场是在液体或固体打扮吗?”由佛罗里达州德兰的8岁的加布里埃尔(Gabriel)提出。好奇的孩子是各个年龄段的孩子的系列。如果您有一个问题,您希望专家回答,请将其发送给[email protected]。