Experimenten met maïszetmeel en water

Materie wordt meestal gedefinieerd als een vaste stof, een vloeistof of een gas. Schorsingen werken echter als verschillende toestanden van materie, afhankelijk van de kracht die erop wordt uitgeoefend. Met maizena en water kun je een suspensie maken en experimenten uitvoeren om te modelleren hoe dit soort materie zich gedraagt.

Meng 1 kopje maizena en 1 kopje water in een kom. Roer tot je de consistentie van pannenkoekenbeslag hebt. Steek je handen in het mengsel en beweeg ze rond. Hoe meer je hem probeert te verplaatsen, hoe dikker en steviger hij aanvoelt. Giet het mengsel in een pan en sla erop met een open hand. Het spettert niet. Maïszetmeel en water zorgen voor een suspensie. Als je erin knijpt, voelt het als een vaste stof omdat de moleculen dichter bij elkaar komen en op één lijn liggen. Het ziet eruit en werkt als een vloeistof als er geen kracht op wordt uitgeoefend, omdat de moleculen ontspannen en gescheiden zijn.

Laat zien hoe drijfzand werkt door 1 kopje water te mengen met een doos maizena. Plaats je hand in het mengsel en beweeg het rond. Hoe meer je beweegt, hoe steviger het wordt. Probeer het mengsel vast te pakken en naar boven te trekken. De sensatie is dezelfde sensatie die je zou voelen in drijfzand. Plaats een voorwerp in het mengsel en probeer het vervolgens te verwijderen. Maïszetmeel en water vormen een suspensie; een mengsel van twee stoffen waarbij de ene in de andere is gedispergeerd. In dit geval wordt maïszetmeel in water gedispergeerd. Drijfzand is een mengsel van zand en water, waarbij de zandkorrels op het water drijven. Hoe sneller je erin beweegt, hoe moeilijker het wordt om eruit te komen, net als bij maizena en water.

Niet-Newtoniaanse vloeistoffen veranderen in vaste stoffen wanneer er druk op wordt uitgeoefend. Om dit aan te tonen, mengt u een kwart kopje maizena met een kwart kopje water. Probeer het mengsel in je hand op te pakken en tot een bal op je handpalm te werken. Het is solide en werkbaar als je het rond duwt. Als je stopt, wordt het vloeibaar. Tik er met je vinger op en druk je vinger langzaam in het mengsel. Als je langzaam beweegt, laat je de maïszetmeelmoleculen scheiden. Als je erop tikt, komen de maïszetmeelmoleculen dichter bij elkaar en kunnen ze niet langs elkaar glijden, waardoor een barrière ontstaat. In de meeste vloeistoffen wordt de viscositeit alleen beïnvloed door de temperatuur. Dit worden Newtoniaanse vloeistoffen genoemd. Maïszetmeel en water worden ook beïnvloed door temperatuur, maar de mate van viscositeit hangt ook af van de kracht die erop wordt uitgeoefend of hoe snel iets er doorheen beweegt. Dit maakt het niet-Newtoniaans. Drijfzand en ketchup zijn ook niet-Newtonse vloeistoffen.

Maïszetmeel en water hebben geen constante viscositeit. Alleen gelaten, ziet het eruit als een vloeistof. Bij stress, zoals wanneer u erop duwt of eraan trekt, verandert het in een vaste stof. Demonstreer dit door een experiment met luidsprekers te doen. Meng een doos maizena met een kopje water. Zoek een oude luidspreker en verwijder het onderste deel (de woofer) en sluit deze aan op een versterker. Bekleed de luidspreker met een plastic zak en giet het maizena erin. Zet de luidspreker aan op ongeveer 20 hertz, met het volume op een gemiddeld niveau. Bij 20 hertz verstoren de percussieve bewegingen van de spreker het mengsel voldoende om het te laten bewegen. De geluidsgolven reizen erdoorheen om het mengsel te laten lijken in vingerachtige formaties te dansen.