สำหรับนักวิทยาศาสตร์ทั้งเด็กและผู้ใหญ่ การเดินทางไปชายหาดยังเป็นโอกาสที่ดีในการสำรวจคุณสมบัติเฉพาะของของเหลวที่น่าสนใจบางชนิด ใช้ครีมกันแดด เมื่อคุณบีบครีมกันแดดออกจากขวดในครั้งแรก ครีมกันแดดจะกระจายไปทั่วผิวของคุณอย่างง่ายดาย มอบชั้นป้องกันแสงแดดที่สม่ำเสมอ แต่เมื่อทาลงบนผิวของคุณแล้ว ครีมกันแดดจะมีความเหนียวข้นมากขึ้น มีความหนืด สูงขึ้น ป้องกันไม่ให้หยดออก ความหนืดคือความสามารถของของไหลในการรักษารูปร่างเมื่อได้รับแรงกระทำ
ครีมกันแดดคือสิ่งที่เรียกว่า shear-thinning fluid ซึ่งหมายความว่า
การถูจะทำให้ความหนืดลดลงเพื่อให้ไหลได้อย่างอิสระมากขึ้น ผลกระทบนี้มักเกิดขึ้นในของเหลวที่มีโมเลกุลคล้ายสายโซ่ที่เรียกว่าโพลิเมอร์ ส่วนที่เหลือโพลิเมอร์จะพันกันเป็นรูปแบบที่ไม่สม่ำเสมอ แต่เมื่อมีการผลักไปรอบๆ พวกมันก็จะจัดเรียงตัวเองใหม่เป็นเลเยอร์ที่เลื่อนผ่านกันได้ง่ายขึ้น
ครีมกันแดดเป็น ‘ของเหลวเฉือนบาง’ ซึ่งหมายความว่ามันไหลได้ง่ายขึ้นภายใต้ความกดดัน ชัตเตอร์
ของไหลเฉือนบางเป็นเรื่องธรรมดา ซอสมะเขือเทศเป็นตัวอย่างคลาสสิก: มีความหนืดสูงขณะพัก ทำให้ติดด้านข้างขวดจนกว่าคุณจะเขย่าเพื่อให้ความหนืดลดลงและไหลออกทางหัวฉีด
เมื่อซอสมะเขือเทศตกลงบนจานของคุณ ความหนืดของซอสจะเพิ่มขึ้นอีกครั้ง จึงกลายเป็นก้อนที่น่าพึงพอใจ (หากสิ่งนี้เริ่มทำให้คุณน้ำลายสอ คุณจะต้องสนใจที่จะรู้ว่าน้ำลายก็เป็นของเหลวที่ทำให้เส้นบางลงด้วย) สิ่งที่ตรงกันข้ามกับของไหลที่ทำให้บางลงด้วยแรงเฉือนคือของไหลที่ทำให้หนาขึ้นด้วยแรงเฉือน ซึ่งเป็นวัสดุที่มีความหนืดเพิ่มขึ้นตามแรงที่ใช้
ตัวอย่างที่คุ้นเคยคือทรายที่เปียกมาก: ถ้าคุณหยิบขึ้นมาหนึ่งกำมือ ทรายจะไหลระหว่างนิ้วของคุณเหมือนเม็ดสังขยา อย่างไรก็ตาม เมื่อคุณบีบ ทรายจะแน่นและแห้งโดยสัญชาตญาณ
พฤติกรรมนี้เรียกว่าเอฟเฟกต์ทรายเปียก เกิดขึ้นเนื่องจากแรงอัดของมือผลักเม็ดทรายเล็กๆ ออกจากกัน ทำให้เกิดช่องว่างให้น้ำไหลออกจากพื้นผิว
เอฟเฟกต์แบบเดียวกันนี้ช่วยให้คุณวิ่งบนทรายเปียก ทำให้เกิดแผ่นแปะที่แน่นและแห้งเมื่อเท้าของคุณสัมผัสพื้น แต่ถ้าคุณยืนนิ่งๆ แล้วกระดิกนิ้วเท้าเบาๆ ทรายที่เปียกจะกลับคืนสู่สถานะของเหลว ทำให้เท้า
ของคุณจมลงไปได้ และเมื่อคุณดึงออกมาก็จะส่งเสียงดังเอี๊ยดอ๊าด
ของไหลธรรมดา เช่น น้ำ มีความหนืดคงที่มากหรือน้อย สิ่งเหล่านี้เรียกว่าของไหลแบบนิวตันตามชื่อไอแซก นิวตัน ผู้เขียนกฎทางคณิตศาสตร์เป็นคนแรกเพื่ออธิบายกฎเหล่านี้ในหนังสือ Principia ที่มีชื่อเสียงของเขาในปี 1687
เพื่อให้เข้าใจความหนืด ลองนึกภาพการดื่มน้ำผ่านหลอด เมื่อคุณดูด คุณจะสร้างแรงดันที่ด้านบนของหลอดให้ต่ำกว่าด้านล่าง เพื่อดึงน้ำขึ้น
ของไหลที่อยู่ใกล้ผนังฟางจะเกิดการเสียดสี ดังนั้นมันจึงไหลช้ากว่าของไหลที่อยู่ใกล้ใจกลาง นิวตันให้เหตุผลว่าของไหลแยกออกเป็นชั้นบาง ๆ ซึ่งเลื่อนทับกันด้วยความเร็วสัมพัทธ์ที่ขึ้นอยู่กับแรงที่กระทำ
ความหนืดจะวัดปริมาณแรงเสียดทานระหว่างชั้นต่างๆ เหล่านี้ ยิ่งความหนืดสูง (ให้นึกถึงมิลค์เชค) คุณต้องใช้แรงมากขึ้นเพื่อดูดของเหลวในหลอด
กฎความหนืดของนิวตันตามที่ทราบกันดีว่าเป็นอุดมคติทางคณิตศาสตร์ ไม่มีของเหลวจริงๆ ที่มีพฤติกรรมในลักษณะนี้ แต่ของเหลวทั่วๆ ไป เช่น น้ำ แอลกอฮอล์ และน้ำมันพืชก็ใกล้เคียงกันมาก
ในทางตรงกันข้ามของไหลที่ไม่ใช่ของนิวตันซึ่งรวมถึงของไหลที่บางและหนาขึ้นจากแรงเฉือน ไม่เป็นไปตามกฎความหนืดของนิวตัน: ความหนืดของพวกมันจะเปลี่ยนไปขึ้นอยู่กับแรงที่กระทำต่อพวกมัน
ที่ตักไอศกรีม
ได้เวลาทานไอศกรีมแล้ว ไอศกรีมเป็นส่วนผสมที่แช่แข็งของครีม นม น้ำตาล และสารปรุงแต่งรสต่างๆ แต่มันเป็นพฤติกรรมเฉพาะของครีมที่มีส่วนรับผิดชอบต่อความสุขที่ไหลรินของไอศกรีมที่ดีจริงๆ
ครีมเป็นสิ่งพิเศษ เป็นนมที่อุดมด้วยไขมัน แยกออกจากฐานที่เป็นน้ำ
อิมัลชั่นที่เกิดจากก้อนไขมันและของเหลวจำนวนเล็กน้อยทำให้ครีมมีความอ่อนนุ่ม เมื่อตีครีม แรงที่ใช้จะทำลายเยื่อของก้อนไขมัน ซึ่งรวมตัวกันรอบๆ อากาศที่ติดอยู่ ทำให้เกิดฟองและครีมที่แขวนลอยอยู่ ซึ่งก็คือวิปปิ้งครีม
เนื้อไอศกรีมที่บางเบาและเนียนนุ่มนั้นเกิดจากฟองอากาศเล็กๆ ที่ติดอยู่ภายในก้อนครีมเล็กๆ ชัตเตอร์
วิปปิ้งครีมเป็นของเหลวที่ไม่ใช่นิวตันชนิดหนึ่งเรียกว่าพลาสติกบิงแฮมเมื่อพักไว้ วิปปิ้งครีมจะมีลักษณะกึ่งแข็ง ก่อตัวเป็นยอดแข็งซึ่งเหมาะสำหรับการช้อนสตรอเบอร์รี่หรือสโคน แต่ภายใต้แรงที่เพียงพอ มันสามารถไหลได้เหมือนของเหลว เช่น ผ่านหัวฉีดของกระป๋องวิปปิ้งครีมทันที เป็นต้น
อย่างที่ใครก็ตามที่ทำวิปปิ้งครีมด้วยมือรู้ดีว่าส่วนประกอบสำคัญคือเวลา การเปลี่ยนสถานะจากของเหลวเป็นกึ่งของแข็งเกิดจากการใช้แรงในช่วงเวลาหนึ่ง
ฟองอากาศที่ติดอยู่ในครีมทำให้ไอศกรีมมีความนุ่มเหมือนหมอน ในความเป็นจริง อากาศสามารถสร้างไอศกรีมได้มากถึง 50% ของปริมาตรทั้งหมด ซึ่งอธิบายได้ว่าทำไมจึงมีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ และทำไมคุณจึงใช้อากาศทำไอศกรีมลอยได้
เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
