Фізика збитих вершків Тече - не тече, Журнал Популярна Механіка
Для початку проведемо невеликий досвід. Для цього вам знадобиться балончик із збитими вершками: видавіть більше на ложку і ретельно спостерігайте. Якщо ви були досить уважні, то помітили, що вершки витікають з балона подібно до рідини, а через якийсь час, потрапивши на ложку, виглядають майже твердими. Що ж із ними сталося? Замислимося над цим, відправивши вершки до рота — в ім'я науки.
Це відбувається через зміну в'язкості вершкової піни. Коли частина речовини (в даному випадку піни) зрушується щодо решти її маси, в'язкість її знижується (піна «стоншується»), і вона стає більш текучим - доти, поки рух не припиниться. Подібне явище - розрідження при зсуві - спостерігається в багатьох речовинах, і у випадку з моторною олією чи кров'ю має набагато більше значення, ніж у нашому побутовому експерименті. Наприклад, воно збільшує знос автомобільних двигунів і в моторному маслі небажано. А ось із кетчупом все навпаки: воно дозволяє улюбленому соусу стекти з пляшки, але залишитися «гіркою» поверх страви.
Незважаючи на всю буденність, внутрішні механізми цього процесу досі не зрозумілі. Деталі його зумовлені міжмолекулярними взаємодіями в рідині, а ці взаємодії можуть бути дуже і дуже складними. І навіть для найпростіших рідин підтвердити існуючі теорії практично не вдавалося. Донедавна: відповідний експеримент було поставлено на орбіті.
Проект під назвою «Критична в'язкість ксенону-2» (CVX-2) пройшов на шатлі Columbia, який загинув у 2003 р. через руйнування шару, що теплоізолює, при вході в атмосферу. На щастя, жорсткі диски бортових комп'ютерівсеред його уламків — і вони виявилися досить цілими, щоб ученим, насилу, але вдалося відновити збережену на них інформацію.
Мирний термоотрута: Енергонадії людства
Що насправді зображено на знаменитій картині "Крік"?
Суть експерименту CVX-2 полягала у вивченні зміни в'язкості ксенону – інертного газу, що широко використовується у промисловості. На відміну від більшості інших газів, газоподібний ксенон складається з одноатомних частинок, і тим ближче за характеристиками до «ідеального газу», який розглядає класична термодинаміка. Так що, на відміну від тих же вершків, що складаються зі складної суміші великих органічних молекул, досліджувати ксенон набагато простіше.
Щоправда, у нормальних умовах такі «прості» речовин зміни в'язкості не спостерігаються. Але все змінюється в області критичної точки — особливої комбінації умов температури та тиску, за якої речовина виявляє одночасно властивості рідини та газу. У цій точці ксенон нагадує щільний туман, суміш мікрообластей із трохи вищою або низькою щільністю. Ці області постійно утворюються і розпадаються на кшталт вируючої піни, створюючи в чистому і «простому» ксеноні структурні умови, схожі на складні рідини — такі, як, скажімо, нашу кров.
На Землі під впливом своєї ваги ксенон, що у критичної точці, стискався б: внизу він був щільніше, ніж ближче до поверхні. Все це призвело до того, що досвід із ним можна було поставити лише в умовах мікрогравітації, тобто на орбіті. У спеціальному тестовому контейнері вдалося створити умови, за яких ксенон знаходився в умовах, близьких до критичної точки, а потім обережно перемішувати його за допомогою мініатюрної лопатки. Вимірюючи те, наскільки «опиралася»рідина рухам лопатки, вчені отримували дані про його в'язкість.
Отримані дані вперше підтвердили практично деякі моменти існуючих теорій, які пояснюють процес зміни в'язкості при перебігу. Навіщо це потрібно? Наприклад, для того, щоб надалі створювати якісніші автомобільні олії. Ну, а чи вдасться покращити збиті вершки — науці поки що невідомо.
Між іншим, в'язкі властивості рідин міняються і тоді, коли вони течуть «нанотрубами», що, як відомо, не за горами. Читайте, коли вода перестає бути водою: «Нановоди».