Как делают твердую воду

Сайт про изобретения своими руками

МозгоЧины

Сайт про изобретения своими руками

Как изготовить неньютоновскую жидкость самостоятельно в домашних условиях

Как изготовить неньютоновскую жидкость самостоятельно в домашних условиях

С жидкостью мы сталкиваемся ежедневно. Но вы слышали о жидкости, которая становится твердой, если на нее воздействовать? В статье мы расскажем об интересной, неньютоновская жидкости. Подвергаясь физическому, звуковому или механическому воздействию она меняет свойства вязкости и плотности. Если нагрузка небольшая — становится эластичной, при сильной нагрузке твердая и упругая.

Давайте сравним ньютоновскую и неньютоновскую жидкость. Оказывая любое влияние на обычную жидкость, она всегда изменяется. Оказывая воздействие на неньютоновскую — она начнет проявлять свойства твердого тела.

Определение и примеры

Природный пример неньютоновской жидкости — болотные трясины, зыбучие пески, грунтовые плывуны. Ступая в зыбучий песок или в болото, начнешь погружаться под слой песка и воды, но стоит приложить силу и хлопнуть по поверхности рукой, она моментально станет твердой.
Немного истории

Знаменитый физик Исаак Ньютон заметил, что, если плыть по реке и быстро грести веслами – так намного сложнее, нежели, это делать медленно. Эта мысль натолкнула его сформулировать закон, что вязкость жидкости увеличивается пропорционально силы воздействия на нее.

Неньютоновские жидкости, которые вы встречаете каждый день – масляные краски, тушь для ресниц, болото, кровь и многое другое.

Есть раздел в науке, который занимается изучение неньютоновской жидкости – реология. Это раздел в физике, где изучают деформацию и текучесть вещества.

Применение неньютоновских жидкостей

Она применяется во многих сферах деятельности – военные разработки, автопромышленность, косметология, кулинария.

В военном производстве разрабатывают новое поколение бронежилетов. Учеными был создан прототип бронежилета нового поколения. Между слоями жилета используют специальный жидкий состав, которая при ударе распределяется по всему бронежилету.

Если в такой жилет попадет пуля, то она не пробьет его, а застрянет внутри. Также применяется при других разработках, например, инновационный материал, из которого делают снаряжение для горнолыжников. Данный материал приставляет собой отдельные ячейки с жидкой и твердой фазой.

В косметологии используют свойства неньютоновской жидкости, чтобы косметика не растекалась по лицу, а держалась красивым макияжем. Примеры из косметологии – различные крема, тональные основы, туши, блески. К каждому продукту подбираются индивидуальные показатели вязкости.

В автомобильной промышленности тоже используют свойства неньютоновсих жидкостей, например, моторные масла. При работе двигателя они уменьшают свою вязкость в несколько десятков раз.

В качестве примера из кулинарии можно привести кетчуп, майонез, сливочное масло.

Неньютоновские жидкости уже больше 50 лет используют в пожаротушении. Благодаря полимеру длина струи из бронзбойта почти в 2 раза длиннее.

Неньютоновская жидкость применяется во многих производственных процессах нефтепроизводства.

Классификация и свойства

• Дилатантная – при увеличении скорости деформации сдвига увеличивается вязкость.
• Пластичная – в статических условиях показывает свойства твердых предметов. Но когда вы воздействуете на нее – проявляет текучесть.
• Псевдопластичная – когда увеличивается напряжение сдвига, вязкость наоборот становится меньше. Хороший пример — вулканическая лава.

Основные свойства неньютоновскй жидкости:

• Вязкость и плотность зависит от воздействия на нее.
• При воздействии показывает свойства твердых тел.
• Чем меньше скорость тока жидкости, тем выше вязкость.
• Имеют хорошую текучесть и испарение.
• Неоднородна по составу и плохо смешивается.
• У некоторых видов наблюдался магнетизм.

Как сделать неньютоновскую жидкость дома

Сейчас продают готовый набор с домашними опытами для всей семьи. Дальше мы расскажем, как приготовить ее в домашних условиях и какие опыты можно провести. Рецепт неньютоновской жидкости очень прост. Ингредиенты есть в каждом доме. На фото видно, как сделать раствор, и какие опыты провести.

Для неньютоновской жидкости нам понадобиться 2 ингредиента — крахмал и вода в пропорции 1 к 1. Пропорция может быть немного другой — все зависит от крахмала. Если вы будите видеть, что раствор слишком жидкий, добавьте еще крахмал. В миску с водой добавляем крахмал и начинаем размешивать.

Смесь станет густой и мешать ее будет трудно. Можете надавить на поверхность и почувствуете сопротивление. Оставьте раствор в покое и частицы крахмала выпадут на дно. Если вы начнете обратно смешивать, то смесь обратно начнет твердеть. Если размешивать быстро, то вязкость становится выше.

Опыты в домашних условиях

Опыты с ньютоновской жидкостью понравятся не только детям, но и взрослым.

1. Для начала погрузите руку в миску. Зачерпните смесь и дайте ей стечь между пальцами. А теперь погрузить руку в миску и резко сожмите в кулак и попробуйте ее вытащить – ничего не получилось, ваша рука застрянет.
2. Если мы будем быстрыми движениями пальцев сжимать жидкость, она начнет «сопротивляться» и проявлять свойства твердых тел. Если будем медленно воздействовать — ведет себя привычно
3. Попробуйте переливать смесь из одной емкости в другую. Если вы будете делать это медленно, то жидкость будет стекать по стекам в другую миску. Если же вы резко перевернете миску, то ничего из нее не вытечет – субстанция останется на дне.
4. Если бросить в миску со смесью предмет, то привычно всплеска не будет. Наш предмет увязнет. Попробуйте резко достать его из миски — предмет поднимете вместе с миской.
5. С помощью красителей можно сделать смесь разноцветной и использовать как жидкий пластилин – растягивать руками по бумаге образуя различные узоры.
6. Если вы возьмете ее в руки и начнете катать как пластилин, то она станет твердой, но стоит вам остановиться, так в руках будет лужа.
7. Попробуйте нагреть небольшое количество жидкости в микроволновке. В результате получите пластичную жидкую массу.

Делаем всем знакомый из детства лизун или популярный слайм

Все помнят разноцветных лизунов, их можно было разминать руками, они не прилипали к коже и весело стекали по стене. Сделать такой лизун можно дома имея следующие ингредиенты — банка клея пва, понадобиться примерно 100 грамм, стакан воды и тетроборат натрия, который подают в любой аптеке в виде раствора или порошка.

Можно использовать различные пищевые красители, а для декора блестки и косметическую пудру.

В глубокой емкости смешиваем воду, клей и краситель. Аккуратно добавляем столовую ложку тетробората натрия, и все смешиваем. Наша жидкость становится густой и тягучей. Игрушка готова. Для сохранности лизун желательно хранить в закрытых емкостях и не допускать попадания прямых солнечных лучей.

Популярные сегодня слаймы – это тоже пример неньютоновской жидкости. Сделать их тоже легко в домашних условиях.

Как хранить неньютоновскую жидкость

Как только вы оставляете жидкость в покое на несколько часов, она начинает засыхать. Но стоит добавить воды, и вы снова можете проводить опыты всей семьей.

Лучше хранить в закрытой емкости. Если вы наигрались и хотите вылить, то дождитесь ее засыхания и утилизируйте в урну. В канализацию смывать нельзя.

Каждый день мы сталкиваемся с неньютоновской жидкостью. Мы рассказали, как легко из обычного крахмала дома приготовить необычную воду и провести с детьми опыты. А опыты с ней не только веселые, но и помогают легким языком изучать законы физики.

Неньютоновская жидкость полностью не изучена наукой, но ученые уверены, что благодаря ей произойдет прорыв во многих сферах производства.

Источник

Как сделать «твердую жидкость»

Все мы знаем из курса школьной физики, что вещество бывает либо жидким, либо твердым, либо газообразным. Но из этого есть одно интересное и необычное исключение — «твердая жидкость». Давайте проведем следующий научный эксперимент.

Материалы:

• вода;
• крахмал;
• пластиковый контейнер;
• пищевой краситель, деревянная доска, молоток (опционно).

Как сделать:

1. Возьмите контейнер: смешайте в нем воду и крахмал до консистенции сметаны (в пропорции приблизительно 5 к 2). Такая жидкость называется «неньютоновской».
2. Теперь погрузите в контейнер пальцы — ничего сложного, действительно похоже на жидкость. А если вы ударите по поверхности кулаком, то ощущения будут совсем другие — кажется, что поверхность твердая.
3. Положите на поверхность жидкости доску и попробуйте вбить в нее гвоздь. Получилось! Значит вещество обладает свойством твердости.
4. Но при этом, если утопить один из уголков доски в контейнере, то доска начнет тонуть. Следовательно вещество обладает свойством жидкости.
5. «Твердую жидкость» можно окрасить при помощи пищевых красителей.

Когда масса сдавливается, молекулы крахмала соединяются и вещество становиться твердым. Если же массу не сжимать, молекулы могут свободно двигаться, и масса начинает течь, как жидкость. Жидкость, вязкость которой зависит от градиента скорости, называется неньютоновской жидкостью.

Вот выпуск телевизионной передачи Галилео, посвященный неньютоновской жидкости.

Источник

Сможет ли “Твердая вода”, созданная учеными ВГУ решить проблему засухи?

Приветствуем вас на страницах блога iCover! Дефицит водных ресурсов, провоцирующий засухи – проблема многих стран и регионов планеты. В свою очередь, недостаточная орошаемость почвы – один из ключевых факторов, самым непосредственным образом отражающихся на ее плодородии, качестве и объеме собираемых урожаев. А при полном отсутствии возможностей полноценного и регулярного водоснабжения и полива многие территории с потенциально плодоносными почвами становятся нежизнеспособными.

Кардинально изменить ситуацию предложили ученые факультета химии Воронежского государственного университета. Вместо жидкой воды они предложили использовать специальный водоемкий гранулированный сорбент, который можно вносить в почву вместе с удобрениями. По мере высыхания почвы гранулы начинают отдавать воду в почву до нужного уровня насыщения. Внедрение технологии ”Твердая вода”, по убеждению авторов разработки, позволит вдвое сократить затраты на орошение и объем воды, достаточный для выращивания сельскохозяйственных культур.

Исследования проводятся под руководством ученых Воронежского государственного университета кафедры аналитической химии (под руководством профессора В. Селеменева) и кафедры общей и неорганической химии (под руководством профессора В. Семенова). Инициатор и руководитель проекта – ректор ВУЗа –Д. Ендовицкий.

Идея предложенная воронежскими специалистами имеет свою историю. Первым предложил подобную технологию, названную тогда “Solid Rain” был мексиканский ученый Серхио Веласко. При всей своей эффективности стоимость такого решения оказывалась очень высока, что определило нецелесообразность ее практического применения. Проанализировав ограничения этой и других существующих технологий ученые предложили использовать собственные методики, которые позволили получить недорогой продукт, способный решить проблему эффективного орошения на качественно новом уровне.

Как это работает

Препарат представляет собой компактные, небольшие по размеру гранулы, килограмм которых способен аккумулировать до 500 литров воды. При этом объем самих гранул увеличивается в 100 раз. Действие сорбента основано на свойствах воды. Попадая в матрицу полимера, вода образует связи с ее стенками, приобретая структур льда и закрепляясь в сорбенте. Именно это качество легло в основу названия продукта ”Твердая вода”. При понижении уровня влажности почвы вокруг гранул ниже определенного уровня связи с матрицей рвутся и структура жидкости меняется, что позволяет ей высвобождаться в почву.

Для начала орошения поле ”засевается” сорбентом и обильно поливается водой. После этого сорбент начинает работать в автоматическом режиме, обеспечивая требуемый для растений уровень влажности. При опускании уровня ниже порогового значения гранулы отдают в почву недостающее количество воды. При дожде они, напротив, добирают воду до максимума своих возможностей. По свидетельству ученых однократного заполнения полимера водой может быть вполне достаточно для обеспечения почвы достаточным количеством влаги в течение всего вегетационного периода. Колоссальный плюс в том, что гранулы, предложенные учеными не вымываются из почвы, что позволяет эффективно использовать их в нужном режиме от 5 до 10 лет подряд.

“Количество сорбента, вносимого в почву определяется типом выращиваемых на ней растений и их потребностями в воде” – объяснил профессор Владимир Селеменев.

Преимущество отечественной разработки

Разработка ученых Воронежского университета, по их убеждению, превосходит существующие зарубежные аналоги. Первое существенное преимущество – почти вдвое меньшая стоимость продукта. Если конкретнее, себестоимость 1кг ”воронежской” твердой воды обойдется в $10-12, в то время как цена лучших зарубежных образцов стартует от $20 и выше.

Не менее существенное преимущество – способность сорбента накапливать из почвы не только воду, но и водорастворимые удобрения и микроэлементы, что позволяет эффективно насыщать корневую систему растений питательными веществами. При этом заболачиваемость и засаливание почвы – частые спутники традиционного полива, при внесении гранул сводятся к минимуму.

Одна из инноваций, привнесенная учеными Воронежского университета – способность их сорбента не распадаться зимой. Это позволяет исключить сезонное удаление “твердой воды” из почвы, что для многих российских регионов с суровым климатом приобретает особое значение.

Ключевое преимущество технологии ”твердая вода” – ее экономическая эффективность, значительно превышающая эффективность капельного полива. Ученые подсчитали, что применение сорбента позволяет снизить объем потребляемой влаги, достаточной для оптимального увлажнения почвы, в сравнении с объемом, расходуемым при традиционным поливом на 50%. Способствует снижению экономических затрат и тот факт, что средства защиты растений и водорастворимые удобрения не вымываются из почвы.

Полевые испытания прототипа были проведены на опытных участках ВГАУ им. императора Петра I под руководством профессора Алексея Лукина.

“Твердая вода”, по мнению ученых, — незаменимое средство при выращивании сельскохозяйственных культур в засушливых регионах. Такими регионами, к примеру, могут стать юг Воронежской области, Волгоградская и Астраханская области и др. Если прогнозы ученых оправдаются, то ценность разработки, вполне возможно, сможет выйти за рамки, как перечисленных регионов, так и страны в целом.

Уважаемые читатели, мы всегда с удовольствием встречаем и ждем вас на страницах нашего блога. Мы готовы и дальше делиться с вами самыми свежими новостями, обзорными статьями и другими публикациями и постараемся сделать все возможное для того, чтобы проведенное с нами время было для вас полезным. И, конечно, не забывайте подписываться на наши рубрики.

Источник