為什么牧場(chǎng)醬表現(xiàn)得這么奇怪？一位物理學(xué)家解釋道。

想象一下你正在吃晚飯。你試著倒一些牧場(chǎng)醬放在你的盤(pán)子里，把蔬菜蘸進(jìn)去。您將容器倒置，但什么都沒(méi)有流出?？雌饋?lái)是實(shí)實(shí)在在的。

所以你上下?lián)u晃瓶子，一大團(tuán)調(diào)味品撲通一聲掉出來(lái)，砸在你的盤(pán)子里?？雌饋?lái)像液體。

但是調(diào)料不會(huì)像牛奶或任何其他液體那樣散布在盤(pán)子上。相反，它保持了一些形狀，有點(diǎn)像你盤(pán)子里的蔬菜?？雌饋?lái)是實(shí)實(shí)在在的。

但是每次你把固體胡蘿卜或芹菜放入調(diào)味料中時(shí)，它都會(huì)使團(tuán)狀的形狀稍微變形。你甚至可以涂抹和散布斑點(diǎn)，但芹菜的形狀和剛度不受這個(gè)游戲的影響。看起來(lái)像液體。

那么，牧場(chǎng)醬是液體還是固體呢？或者兩者都不是？

我是物理學(xué)和生物物理學(xué)教授，我的研究重點(diǎn)是了解同時(shí)具有液體和固體特性的柔軟材料。物理學(xué)家稱(chēng)這些材料為軟物質(zhì)。

在我的實(shí)驗(yàn)室里，我們研究了皮膚和鼻涕等生物材料變軟的原因，以及我們?nèi)绾蝿?chuàng)造具有相同迷人特性的仿生材料。

我還主持一個(gè)社交媒體頻道，物理媽媽，我和我的兩個(gè)兒子在這里詢問(wèn)和回答有關(guān)日常生活物理學(xué)的問(wèn)題。

物質(zhì)的基本狀態(tài)

要弄清楚牧場(chǎng)醬是怎么回事，您需要了解什么物質(zhì)的不同狀態(tài)是以及是什么讓每一個(gè)都獨(dú)一無(wú)二?！拔镔|(zhì)”只是“物質(zhì)”的科學(xué)術(shù)語(yǔ)，它是由微觀構(gòu)建塊組成的任何東西稱(chēng)為原子而那有質(zhì)量.

你可能在學(xué)校里學(xué)過(guò)，有三種物質(zhì)狀態(tài)：固體、液體和氣體。想想冰塊，一灘水和蒸汽。也許您還了解了第四種狀態(tài)，稱(chēng)為血漿.

這些不同的狀態(tài)由極小的分子編造這件事彼此互動(dòng).這些分子非常小，以至于您無(wú)法用肉眼看到它們。但它們無(wú)形的相互作用決定了您所看到的材質(zhì)的特性。

固體中的分子以某種方式相互物理連接，以防止它們相對(duì)于彼此移動(dòng)。這就是使實(shí)體保持剛性并能夠保持固定形狀的原因。

另一方面，液體中的分子彼此之間沒(méi)有連接。他們可以四處移動(dòng)，從彼此身邊滑過(guò)，混在一起。這種移動(dòng)自由使液體能夠呈現(xiàn)出它所處的任何容器的形狀。

氣體中的分子可以完全自由移動(dòng)，而不會(huì)真正過(guò)多地撞擊氣體中的其他分子。像液體一樣，氣體會(huì)呈現(xiàn)出它所在的任何容器的形狀，并且沒(méi)有固定的形狀。但與液體和固體不同的是，氣體也可以改變它們的大小或體積。

等離子體類(lèi)似于氣體，但具有更多的能量。這種能量導(dǎo)致分子的帶電部分（稱(chēng)為質(zhì)子和電子）破裂。太陽(yáng)和星星是等離子體的例子，等離子體的材料也是如此讓霓虹燈招牌發(fā)光.

彈性和粘度

雖然實(shí)體保持其形狀，但它們并不完全堅(jiān)硬。分子之間的連接就像微小的彈簧，使實(shí)體具有彈性.

如果你推動(dòng)固體，它會(huì)變形——但當(dāng)你停止推動(dòng)時(shí)，它會(huì)彈回原來(lái)的狀態(tài)，有點(diǎn)像你在床上彈跳時(shí)的床墊。當(dāng)然，這發(fā)生在分子水平上，所以你看不到它的發(fā)生。

盡管液體很容易改變形狀，但它們確實(shí)會(huì)由于摩擦而抵制這種變化液體分子之間，因?yàn)樗鼈冊(cè)噲D彼此經(jīng)過(guò)。這種摩擦稱(chēng)為粘性.

蜂蜜或糖漿等液體比牛奶或水等液體粘稠得多，因此更難攪拌。想象一下，你試圖在蜂蜜游泳池里游泳——美味但困難。

第五個(gè)狀態(tài)

牧場(chǎng)醬實(shí)際上是第五個(gè)物質(zhì)狀態(tài)稱(chēng)為軟物質(zhì)。軟物質(zhì)可以同時(shí)具有液體和固體的特性，因此材料科學(xué)家說(shuō)它是Viscoelastic – 粘性和彈性的組合.

軟物質(zhì)的其他常見(jiàn)例子包括酸奶、餅干面團(tuán)、洗發(fā)水、牙膏、愚蠢的膩?zhàn)?、鼻涕、粘液?a>結(jié) 霜.

在Instagram上查看此帖子

Rae Robertson Anderson （@physics_mama） 分享的帖子

這些物質(zhì)不是完全固體，也不是完全液體——它們兩者兼而有之。你可以從瓶子里倒出洗發(fā)水，但如果你在手指之間放一點(diǎn)并將它們拉開(kāi)，它會(huì)在你的手指之間伸展。

餅干面團(tuán)可以保持自己的形狀，但如果你用力推它，它會(huì)變形并且不會(huì)反彈。

許多粘彈性材料展示剪切稀化，這意味著您攪動(dòng)它們的次數(shù)越多，它們的粘度就越低。

這就是為什么搖晃你的奶瓶牧場(chǎng)醬或番茄醬可以讓你把它倒出來(lái)——即使在搖晃之前它太像固體了，不能離開(kāi)瓶子。這也是為什么看起來(lái)相當(dāng)固體且能夠保持其形狀的酸奶在快速攪拌時(shí)變得更像液體的原因。

柔軟的材料也可出現(xiàn)剪切增稠– 您越努力地使它們變形，它們就會(huì)變得更加僵硬。就是這樣Oobleck，玉米淀粉和水的簡(jiǎn)單混合物工程。你可以慢慢倒入它，然后用手浸入其中，就像任何其他液體一樣，但如果你擠壓它或搖晃它，它就會(huì)凝固。

一種不同的分子

這些柔軟的材料同時(shí)具有液體和固體特性的原因是它們由聚合物制成：長(zhǎng)鏈狀分子。這些長(zhǎng)長(zhǎng)的鎖鏈都纏在一起，像一碗意大利面，所以它們?cè)谀撤N程度上是相互連接的，就像固體中的分子一樣，但也像液體中的分子一樣可以自由地相互移動(dòng)。

大多數(shù)商店購(gòu)買(mǎi)的牧場(chǎng)醬都含有黃原膠，這是一種天然聚合物，用于增稠和穩(wěn)定許多食物。

因此，下次您嘗試從瓶子中倒出牧場(chǎng)醬時(shí)，您可以想象黃原膠聚合物全部相互纏結(jié)，使調(diào)味品像固體一樣。

當(dāng)您搖晃瓶子時(shí)，您正在解開(kāi)聚合物，使它們相互滑動(dòng)和流過(guò)，使調(diào)料很容易從瓶子中流出并流到您的盤(pán)子上。

雷·羅伯遜-安德森，物理與生物物理學(xué)教授，圣地亞哥大學(xué)

本文轉(zhuǎn)載自對(duì)話根據(jù) Creative Commons 許可。閱讀原創(chuàng)文章.

寶寶起名 起名