好奇小子:为什么水越搅越容易搅,而面糊却越搅越难搅

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为什么水越搅越容易搅,而面糊却越搅越难搅

生活中我们也许会碰到这样的情况,如果有一碗水,拿筷子按某个方向不停地快速搅动的时候,会感觉比较容易搅动,而且碗中的水会同时呈现出中心下凹的旋涡。但是,假如我们向这碗清水中加入面粉之后结果反而不一样了。这个时候我们再搅拌的话会发现越搅越难搅,而且面糊出现了沿着筷子向上爬的现象。为什么会出现这种反差的现象呢?文章源自好奇小子-https://whyboy.com/4378.html

事实上,在软凝聚态物理学对流体的分类中,水和面糊是分属两种不同性质的流体,即牛顿流体和非牛顿流体。水、酒精、空气等自然界中很多常见的流体都被称为“牛顿流体”。对于大多数低分子流体(分子量较小)来说,由于其各向同性的特点使得黏滞系数基本保持固定,这类便是牛顿流体。而非牛顿流体的黏滞系数是随着剪切速率而变化的,剪切速率越高,黏滞性就越强。也就是说,如果想要快速搅动这类流体的话,就得花更大的力气,而且,速度越快越感觉费劲。这类非牛顿流体包括很多高分子(分子量很大)的溶液、悬浮液等。文章源自好奇小子-https://whyboy.com/4378.html

面糊是由面粉加入水产生的,而面粉是天然的高分子化合物,所以面糊是一种非牛顿流体。因此,我们在搅动面糊的时候,搅动得越快,面糊的黏滞性也就增加得越快,结果也就自然地越搅越难搅了。文章源自好奇小子-https://whyboy.com/4378.html

至此,可以更加具体地回答上述问题了。对于水来说,当我们对其不停地用筷子搅动时,水分子由于离心力的作用而向外围扩散,所以中心部位的水会比较少,看起来如同下凹的旋涡,这也就导致了越搅越容易搅。但是,对于面糊来说,面粉高分子在搅动中形成了各向异性的结构,高分子链会被拉伸并缠绕在筷子上,受到的剪切力越大其拉伸程度越高,而高分子链自身会产生更强的恢复弹性。这样就使得这些面粉高分子向中心处挤,从而形成了“爬杆现象”(也叫魏森贝格效应),这也就导致了越搅越难搅。文章源自好奇小子-https://whyboy.com/4378.html 文章源自好奇小子-https://whyboy.com/4378.html

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