Key concepts
– VHM
Fluid
Viskosität
Nicht-newtonsche Flüssigkeit,
Einleitung
Ein Kaninchen ist flauschig, Schlamm matschig, und ein Ballon dehnbar ist. Welche Substanzen können gleichzeitig flauschig, matschig und dehnbar sein und machen so viel Spaß? Dummer Kitt, Gak und Schleim!
Diese Substanzen können auch verwirrend sein. Die meisten Substanzen werden beim Abkühlen härter und fließen beim Aufwärmen viel besser., Denken Sie daran, wie Honig an einem kalten Tag langsam aus der Flasche sickert und an einem heißen Tag rauscht. Dummer Kitt, Gak und Schleim sind anders. Sie können sich so hart wie ein Feststoff anfühlen, wenn sie in Ihre Faust gedrückt werden, aber sobald Sie Ihren Griff loslassen, sickern sie wie eine dicke Flüssigkeit durch Ihre Finger. Warum sollte Schleim anders sein? In dieser Aktivität werden Sie Ihren eigenen Schleim machen, damit spielen und entdecken, was ihn fließen lässt!
Hintergrund
Ist es ein Feststoff oder eine Flüssigkeit? Feststoffe bestehen aus dicht gepackten Partikeln, Molekülen oder Atomen, die sich aneinander klammern, so dass der Feststoff seine Form behält., Flüssigkeiten haben Partikel, die über und umeinander gleiten können, so dass die Flüssigkeit fließen kann. Nur das Hinzufügen oder Entfernen von Wärme kann dazu führen, dass einige Flüssigkeiten wie Wasser oder Öl besser oder schlechter fließen. Diese werden newtonsche Flüssigkeiten genannt. Nicht-newtonsche Flüssigkeiten wie Ketchup und Schleim sind unterschiedlich. Manipulationen wie Quetschen, Rühren oder Rühren können auch ihren Fluss verändern. Manchmal können sie so viskos werden—oder es fällt ihnen so schwer zu fließen -, dass sie leicht mit einem Feststoff verwechselt werden können.
Eine solche nicht-newtonsche Flüssigkeit kann mit weißem Schulkleber, einem Polymer, erzeugt werden., Ein Polymer besteht aus langen Ketten von sich wiederholenden Teilen, die als Monomere bezeichnet werden. Ein Polymer kann aus Hunderttausenden von Monomeren bestehen. Polymere werden auch Makromoleküle oder große Moleküle genannt. Einige sind künstlich hergestellt, wie Kunststoff und Nylon. Andere kommen in der Natur vor, wie DNA, Weizengluten und Stärke.
Weißer Schulkleber ist flüssig, da seine langen Polymere über und entlang gleiten können. Es fließt jedoch nicht leicht; es ist ziemlich viskos., Die Zugabe einiger Chemikalien—wie einer Boraxlösung (oder Natriumtetraborat—Decahydrat, gelöst in Wasser)-kann dazu führen, dass sich Querverbindungen zwischen den Polymeren bilden. Es ist, als ob die sehr langen Moleküle anfingen, Hände zu halten. Wird das Ergebnis immer noch eine Flüssigkeit sein, in der die Polymere übereinander gleiten können, oder wird es ein Feststoff?, wasser
Vorbereitung
- Schützen ihre arbeit raum und kleidung—schleim kann klebrig und schwer zu entfernen!,
- Brille oder Brille aufsetzen, da die Boraxlösung die Augen reizen kann.
- Lassen Sie einen erwachsenen Helfer einen halben Esslöffel Boraxpulver in eine halbe Tasse lauwarmes Wasser in einer Tasse rühren. Gut umrühren, bis die Lösung klar aussieht, den Behälter mit „2 Prozent Boraxlösung“ beschriften und beiseite stellen.
Verfahren
- Gießen Sie eine halbe Tasse Klebstoff und eine viertel Tasse warmes Wasser in einen Behälter. Beachten Sie, dass diese Lösung 2/3 (oder 67 Prozent) Kleber enthält.
- Optional: Wenn Sie farbigen Schleim mögen, können Sie ein paar Tropfen Lebensmittelfarbe mischen., Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Spitze eines Markers für kurze Zeit ins Wasser zu legen, damit sich die Tinte im Wasser auflöst.
- Leim/Wasser-Gemisch mit dem Rührstab verrühren.
- Fügen Sie fünf Esslöffel der Borax-Lösung zu Ihrer Leim-Wasser-Mischung hinzu.
- Mit dem Rührstab umrühren. Nach etwas Rühren sollten Sie sehen, dass eine Substanz an Ihrem Rührer haftet. Sieht die klebrige Substanz wie ein Feststoff oder wie eine Flüssigkeit aus—oder können Sie es noch nicht sagen?
- Wenn Ihre Substanz noch wässrig ist, fügen Sie jeweils mehr Boraxlösung ¼ Esslöffel hinzu, bis nur noch sehr wenig wässrige Lösung übrig ist.,
- Sammeln Sie die klebrige Substanz in Ihren Händen und arbeiten Sie sie etwa eine Minute lang mit Ihren Händen. Wie fühlt sich der Schleim an? Wie verändert sich die Klebrigkeit und Dehnbarkeit, wenn Sie eine Weile daran arbeiten?
- Würdest du sagen, dass der Schleim eine Flüssigkeit ist oder eher wie ein Feststoff?
- Drücken Sie Ihren Schleim in ein Oval und ziehen Sie ihn mit beiden Händen schnell auseinander. Reißt oder dehnt es sich?
- Drücken Sie Ihren Schleim wieder in ein Oval und ziehen Sie ihn mit beiden Händen langsam auseinander. Reißt oder dehnt es sich? Wie dünn kannst du es bekommen?
- Arbeite deinen Schleim mit deinen Händen, um einen Ball zu bilden., Versuchen Sie, Ihren Finger kräftig hineinzustecken. Wie tief geht dein Finger? Fühlt es sich an, als hättest du deinen Finger in etwas Festes oder etwas Flüssiges gesteckt?
- Versuchen Sie nun, Ihren Finger sanft hineinzustecken. Wie tief geht dein Finger? Fühlt es sich an, als hättest du deinen Finger in etwas Festes oder etwas Flüssiges gesteckt?
- Drücken Sie Ihren Schleim wieder in einen Ball und legen Sie ihn in einen Behälter. Was denkst du wird passieren, wenn du es für eine Weile dort lässt?, Bleibt es in einem Oval, wie es ein Feststoff tun würde, oder entspannt es sich in eine Pfütze und nimmt die Form des Behälters an, wie es eine Flüssigkeit tun würde?
- Optional: Um Ihren Schleim schön weich zu halten, lagern Sie ihn in einem luftdichten Behälter oder Ziplock-Beutel.
- Extra: Fügen Sie Ihrer Leim – /Wasserlösung weitere Substanzen wie Rasierschaum oder Flüssigseife hinzu. Wirst du noch Schleim bekommen? Wie wird sich dieser Schleim anfühlen und anders aussehen?
- Extra: Lassen Sie Ihren Schleim für einen Tag unbedeckt. Was denkst du wird passieren? Wird es mehr wie ein Feststoff oder beginnt leichter zu fließen?, Warum denkst du, wird das passieren?
Beobachtungen und Ergebnisse
Fühlte sich der Schleim manchmal wie ein Feststoff und manchmal wie eine Flüssigkeit an? Dies wird erwartet.
Diese Art von Schleim verdickt sich oder wird härter oder zähflüssiger, wenn Sie ihn quetschen oder umrühren. Dies geschieht, weil es aus sehr langen Teilchen besteht, die miteinander verbunden sind. Wenn Sie die Partikel in Ruhe lassen, wickeln sie sich auf und die Spulen können übereinander gleiten. Wenn Sie Druck durch Quetschen oder Rühren ausüben, wickeln sich einige Spulen ab und verwickeln sich, wodurch es für den Schleim schwieriger wird zu fließen.,
Wenn Sie Ihren Schleim gerührt, versucht, es auseinander zu reißen oder steckte den Finger in sie mit Gewalt, die Polymere waren verstrickt und es sah aus wie ein Feststoff. Infolgedessen war es schwer zu rühren, es riss auseinander und dein Finger prallte zurück.
Wenn Sie Ihren Schleim allein gelassen haben, um sich auszuruhen, zogen Sie ihn vorsichtig auseinander oder steckten sanft Ihren Finger hinein, die Polymere waren zusammengerollt. Sie konnten übereinander gleiten, und es fühlte sich eher wie eine Flüssigkeit an. Infolgedessen nahm der Schleim die Form des Behälters an, er konnte dünn gedehnt werden und Ihr Finger konnte sich durch ihn bewegen., Es floss nicht so leicht wie Wasser, weil es aus langen vernetzten Partikeln besteht, während Wasser aus kleinen Partikeln besteht. Wenn eine Substanz ihr Volumen beibehält, aber ihre Form verliert, wenn sie allein gelassen wird, nennen Wissenschaftler sie Flüssigkeit.
Cleanup
Gießen Sie keine Leimlösungen oder Schleim in den Abfluss, da sie Verstopfungen bilden können. Stattdessen werfen Sie sie weg in den Müll. Waschen Sie alle Geräte mit Seifenwasser.
Mehr zu erkunden
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Spielen mit Polymeren, von Scientific American
Diese Aktivität brachte Ihnen in Zusammenarbeit mit Science Buddies.
