РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Физика взбитых сливок: Течет – не течет

Проведенный на орбите эксперимент пролил свет на довольно сложные процессы, то и дело происходящие в нашей обыденной земной жизни – течение крови, кетчупа, моторного масла и взбитых сливок. Для этого ученым пришлось восстановить данные с компьютеров разбившегося шаттла Columbia.
Тэги:
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Для начала давайте проведем небольшой опыт. Для этого вам понадобится баллончик со взбитыми сливками: выдавите побольше на ложку и тщательно наблюдайте. Если вы были достаточно внимательны, то заметили, что сливки вытекают из баллона подобно жидкости, а через какое-то время, попав на ложку, выглядят почти твердыми. Что же с ними произошло? Задумаемся над этим, отправив сливки в рот — во имя науки.

Это происходит из-за изменения вязкости сливочной пены. Когда часть вещества (в данном случае пены) сдвигается относительно остальной его массы, вязкость его снижается (пена «истончается»), и оно становится более текучим — до тех пор, пока движение не прекратится. Подобное явление — разжижение при сдвиге — наблюдается во многих веществах, и в случае с моторным маслом или кровью имеет намного большее значение, чем в нашем бытовом эксперименте. К примеру, оно повышает износ автомобильных двигателей и в моторном масле нежелательно. А вот с кетчупом все наоборот: оно позволяет любимому соусу стечь из бутылки, но остаться «горкой» поверх блюда.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Несмотря на всю обыденность, внутренние механизмы этого процесса до сих пор до конца не ясны. Детали его обусловлены межмолекулярными взаимодействиями в жидкости, а взаимодействия эти могут быть очень и очень сложными. И даже для самых простых жидкостей подтвердить существующие теории на практике не удавалось. До недавнего времени: соответствующий эксперимент был поставлен на орбите.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Проект под названием «Критическая вязкость ксенона-2» (CVX-2) прошел на шаттле Columbia, который погиб в 2003 г. из-за разрушения теплоизолирующего слоя при входе в атмосферу. По счастью, жесткие диски бортовых компьютеров обнаружились среди его обломков — и они оказались достаточно целыми, чтобы ученым, с трудом, но удалось восстановить сохраненную на них информацию.

Суть эксперимента CVX-2 состояла в изучении изменения вязкости ксенона — инертного газа, который широко используется в промышленности. В отличие от большинства других газов, газообразный ксенон состоит из одноатомных частиц, и тем самым ближе по характеристикам к «идеальному газу», который рассматривает классическая термодинамика. Так что, в отличие от тех же сливок, состоящих из сложной смеси больших органических молекул, исследовать ксенон намного проще.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Правда, в нормальных условиях у таких «простых» веществ изменения вязкости не наблюдается. Но все меняется в области критической точки — особой комбинации условий температуры и давления, при которой вещество проявляет одновременно свойства жидкости и газа. В этой точке ксенон напоминает плотный туман, смесь микрообластей с чуть более высокой или низкой плотностью. Эти области постоянно образуются и распадаются наподобие бурлящей пены, создавая в чистом и «простом» ксеноне структурные условия, схожие со сложными жидкостями — такими, как, скажем, наша кровь.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

На Земле под влиянием собственного веса ксенон, находящийся в критической точке, сжимался бы: внизу он был бы плотнее, чем ближе к поверхности. Все это привело к тому, что опыт с ним можно было поставить только в условиях микрогравитации, то есть на орбите. В специальном тестовом контейнере удалось создать условия, при которых ксенон находился в условиях, близких к критической точке, и затем осторожно перемешивать его с помощью миниатюрной лопатки. Замеряя то, насколько «сопротивлялась» жидкость движениям лопатки, ученые получали данные о его вязкости.

Полученные данные впервые подтвердили на практике некоторые моменты существующих теорий, которые объясняют процесс изменения вязкости при течении. Зачем это нужно? Например, для того, чтобы в дальнейшем создавать более качественные автомобильные масла. Ну, а удастся ли улучшить взбитые сливки — науке пока неизвестно.

Между прочим, вязкие свойства жидкостей меняются и тогда, когда они текут по «нанотрубам», что, как известно, не за горами. Читайте о том, когда вода перестает быть водой: «Нановоды».

По сообщению NASA

Загрузка статьи...