非牛顿流体的力量到底有多强大(吃软不吃硬的非牛顿流体)

小实验:口香糖轻松打开椰子。将咀嚼好的口香糖捏成一个圆锥体,锥尖朝上,平放在桌面,从正上方放下一个完整的椰子,碰撞后,口香糖可以将椰子打开一条大缝,甚至直接嵌入到椰子中,这就是“非牛顿流体”原理的应用案例。

非牛顿流体的力量到底有多强大(吃软不吃硬的非牛顿流体)(1)

口香糖开椰子动图

非牛顿流体:指不满足牛顿黏性实验定律的流体,性质介于液体和固体之间的物质。当受到的压力或者冲击力较大时,会变得很坚硬,具有固体的性质;当受到的压力或冲击力较小时,会变得很柔软,具有液体性质。

简单来说,具有这种性质的物质就属于非牛顿流体,在生活、生产和大自然中广泛存在,如人体的血液,细胞质,油墨,高分子聚合特的浓溶液等。

非牛顿流体的力量到底有多强大(吃软不吃硬的非牛顿流体)(2)

非牛顿流体——胶印油墨

非牛顿流体的原理:非牛顿流体变硬的原理即受到压力时,压力会均匀地传递到每一个分子颗粒上,强大的分子间作用力,就会对打击物体施加一个反作用力。

非牛顿流体的力量到底有多强大(吃软不吃硬的非牛顿流体)(3)

非牛顿流体

非牛顿流体变硬的原理即突然失去压力,分子间的作用力就会消失,分子就会散开,表现出来就是流体变软,像融化一样。

非牛顿流体的力量到底有多强大(吃软不吃硬的非牛顿流体)(4)

手中的非牛顿流体

非牛顿流体的特性:有射流胀大,爬杆效应,无管虹吸,湍流减阻效应等特性。

射流胀大效应:指非牛顿流体被迫从一个大容器,流进一根毛细管,再从毛细管流出时,可发现射流的直径比毛细管的直径大。这种特性的代表就是奶酪的生产。

非牛顿流体的力量到底有多强大(吃软不吃硬的非牛顿流体)(5)

奶酪生产射流出口的胀大现象

爬杆效应是指非牛顿流体放在的烧杯里,旋转实验杆,由于离心力的作用,非牛顿流体却向杯中心流动,并沿杆向上爬,液面变成凸形的现象。

非牛顿流体的力量到底有多强大(吃软不吃硬的非牛顿流体)(6)

非牛顿流体的爬杆效应

无管虹吸是指非牛顿流体放在烧杯里,将管子慢慢地从容器拨起时,管子不再插在液体里,液体仍源源不断地从杯中抽出,继续流进管里。甚至是不需要虹吸管,只需装满该液体的烧杯微倾,使液体流下,该过程一旦开始,就不会中止,直到杯中液体都流光。主要在化纤生产上应用。

非牛顿流体的力量到底有多强大(吃软不吃硬的非牛顿流体)(7)

非牛顿流体的无管虹吸效应

湍流减阻是指在牛顿流体中加入少量聚合物,则在给定的速率下,可以看到显著的压差降。湍流一直是困扰理论物理和流体力学界未解决的难题。这个特性的应用还是很广泛的,例如消防水中添加少量聚乙烯氧化物,可使消防车龙头喷出的水的扬程提高一倍以上。

此外,非牛顿流体的湍流减阻特性也应用在石油开采,原油和浆体型物料的长距离管道输送中。

非牛顿流体的力量到底有多强大(吃软不吃硬的非牛顿流体)(8)

非牛顿流体湍流减阻特性的应用——添加和未添加聚乙烯氧化物的消防水的对比

非牛顿流体的制作,了解了非牛顿流体的神奇之处之后,你是否也想自己试试呢?制作也很简单,只需要玉米淀粉和水这两种材料就可以了。

将玉米淀粉和水按2:1的比例混合就可以制成非牛顿流体,就可以体验非牛顿流体带来的乐趣了。

本文参加【科学v计划】,内容为作者原创。

,

免责声明:本文仅代表文章作者的个人观点,与本站无关。其原创性、真实性以及文中陈述文字和内容未经本站证实,对本文以及其中全部或者部分内容文字的真实性、完整性和原创性本站不作任何保证或承诺,请读者仅作参考,并自行核实相关内容。文章投诉邮箱:anhduc.ph@yahoo.com

    分享
    投诉
    首页