Помогла физика: ученые рассказали, почему арахисовое масло является жидкостью, и причем тут Ньютон
Этот вопрос стал резонансным после того, как Администрация транспортной безопасности на днях конфисковало у пассажира авиарейса банку арахисового масла, сославшись на запрет перевозить жидкость в объеме более 100 миллилитров, пишет Science Alert.
Тогда пассажир возмутился, мол, арахисовое масло вовсе не является жидкостью, а потому его конфискация была незаконной, однако физика оказалась на стороне Администрации транспортной безопасности. Можно сколько угодно предполагать, что офицеры просто решили насладиться лакомством, однако, по словам профессора термальных наук Берглса и директора Центра исследований и образования многофазных потоков Университета штата Айова Теда Хайндела, офицеры действовали лишь в рамках закона.
Для начала стоит определиться с тем, что такое жидкость. По сути, жидкостью является любой материал, который непрерывно течет при приложении силы сдвига. Например, движение руки заставляет окружающий воздух менять форму, то есть деформироваться, а если использовать термин физики — течь в сторону. То же самое происходит и с водой.
Однако существует множество видов жидкости. При этом некоторые из них действуют весьма предсказуемо и двигаются плавно, как воздух и вода, но другие — нет. Первую группу также называют ньютоновскими жидкостями, в честь Исаака Ньютона. С точки зрения науки, ньютоновские жидкости — те, в которых сила сдвига меняется прямо пропорционально напряжению, оказываемому на материал.
Для ньютоновских жидкостей сопротивление потоку жидкости, то есть ее вязкость, постоянна при данной температуре. Жидкости же, которые не двигаются так плавно и легко, называют неньютоновскими. К ним относится и арахисовое масло. Для таких жидкостей может потребоваться минимальное усилие сдвига или резания, чтобы заставить их течь, и они могут изменяться нелинейно в зависимости от напряжения сдвига.
Простыми словами, представьте, что вы перемешиваете арахисовое масло в банке. Если вы станете мешать очень быстро, с большим усилием сдвига, масло станет более жидким. Однако если вы будете делать это медленно — оно так и останется жестким.
По словам Хайндела, арахисовое масло на самом деле является отличным примером неньютоновской жидкости, потому что не способно течь также легко, как вода или воздух. Однако если приложить достаточное усилие — все изменится. Кроме того, текучесть арахисового масла также зависит от температуры. Ярким примером тому, будет намазывание арахисового масла на теплый тост.
Исследователь отмечает, что флюиды можно разделить на две категории: газы и жидкости. И первые и вторые можно деформировать и наливать в сосуды, и в конце концов они примут форму своего сосуда. Однако газы также можно сжать, а жидкости — увы, нет. По крайней мере с трудом. Арахисовое масло можно налить в банку и оно деформируется, или примет форму сосуда. Однако его не получится сжать.
Резюмируя, Тед Хайндел заключил, что арахисовое масло, как бы нам не хотелось обратного, все же является жидкостью. Как и его более жидкий родственник — желе.
| Комментарии (0) |