科學奇觀----制造玉米淀粉漿
姜聯合編寫編譯
各種漿類的液體,有一定粘度,你一定見過很多,比如:番茄醬、淀粉漿、洗發水,還有玉米漿,這些都屬于懸浮液,懸浮液有什么特性?流體粘度又是怎么回事?親手做一份玉米淀粉漿,體會這些科學內涵吧。
目的:
1. 探索非牛頓液體的性質
2. 理解流體粘度的概念
背景知識:
玉米淀粉漿是一種非牛頓流體,時而表現出固體特征,時而表現出液體特征。還有很多其它類似的流體,比如番茄醬、淀粉漿、洗發水等。
玉米淀粉漿是懸浮液的一種,由許多又長又粘不溶于水的顆粒組成。懸浮液是由兩種互不相溶的物質組成的混合物,其中一種物質既難溶又能分散于另外一種物質,也就是說,是固體顆粒分散于液體當中形成的混合物。當你對流體施加壓力(比如用力按它),會使長淀粉分子聚集起來,壓力阻止水流進入淀粉鏈,從而形成半剛性結構。當壓力消失時,淀粉又會恢復流動。
所有的流體都具有粘性,粘度是指流體可測量的厚度或流體流動時受到的阻滯。與水相比,蜂蜜流動時受到的阻力更大,因此具有更高的粘度。大多數流體的粘性是可知的,并只和溫度有關,比如放在冰箱里的蜂蜜更不易倒出。然而,對于非牛頓流體來說,粘性卻并不可知。
實驗材料:
·2杯玉米淀粉粉末
·1個混合用的大碗或者冰淇淋容器
·1杯清水
·1個混合用的勺子或者鏟子
·自封袋
·食用色素
實驗步驟:
1. 將玉米淀粉粉末倒入混合碗中,邊緩緩加入清水邊攪拌,直至混合物粘稠程度像蜂蜜一樣;
2. 將手伸入流體中,試著以先快后慢的速度移動手指,感知不尋常的粘度;
3. 嘗試讓流體在你手中滾動,觀察它們的表現。
思考題:
1. 玉米淀粉漿表現為固體還是液體? 兩者都有,是懸浮于液體中的固體。
2. 為什么當你擊打玉米淀粉漿時它那么硬,但當你慢慢攪動它時它又那么柔軟呢?
因為玉米淀粉漿是由一些長的分子或者說鎖鏈組成的。當你猛擊它時,分子被擠壓在一起使得它變得更堅硬,而當你慢慢攪動它時,你的手指使分子之間產生了空隙。
非牛頓流體的實際應用:
護身防彈衣:流體的這些性質被應用在防彈衣的研發中,用來吸收高速射擊物產生的能量,同時穿著時又不失柔軟和彈性。