Eksperimenter med maisstivelse og vann

Materiale defineres vanligvis som et fast stoff, en væske eller en gass. Suspensjoner fungerer imidlertid som forskjellige tilstandstilstander avhengig av kraften som blir brukt på dem. Ved å bruke maisstivelse og vann kan du lage en suspensjon og utføre eksperimenter for å modellere hvordan denne typen materia oppfører seg.

Bland 1 kopp maisstivelse og 1 kopp vann i en bolle. Rør til du har konsistensen av pannekakedeig. Legg hendene i blandingen og flytt dem rundt. Jo mer du prøver å flytte den, jo tykkere og mer solid føles den. Hell blandingen i en panne og slå den med en åpen hånd. Det spruter ikke. Maisstivelse og vann skaper en suspensjon. Når det blir klemt, føles det som et fast stoff fordi molekylene beveger seg nærmere hverandre og står i kø. Det ser ut og fungerer som en væske når det ikke påføres noen kraft på det fordi molekylene er avslappede og separerte.

Demonstrer hvordan kvikksand fungerer ved å blande en kopp vann til en kasse med maisstivelse. Legg hånden inn i blandingen og flytt den rundt. Jo mer du beveger deg, jo mer solid blir det. Prøv å ta tak i blandingen og trekk den oppover. Følelsen er den samme følelsen du vil føle i kvikksand. Plasser en gjenstand i blandingen, og prøv å fjerne den. Maisstivelse og vann utgjør en suspensjon; en blanding av to stoffer hvor den ene er spredt i den andre. I dette tilfellet spres maisstivelse i vann. Kviksand er en blanding av sand og vann, der sandkornene flyter på vannet. Jo raskere du beveger deg rundt i det, jo vanskeligere blir det å komme seg ut, akkurat som med maisenna og vannet.

Ikke-newtonske væsker blir til faste stoffer når det påføres trykk. For å demonstrere dette, bland en kvart kopp maisstivelse med en kvart kopp vann. Prøv å hente blandingen i hånden din og bearbeide den til en kule på håndflaten. Den er solid og brukbar hvis du skyver den rundt. Når du stopper, blir det til væske. Trykk på den med fingeren, og trykk deretter fingeren sakte inn i blandingen. Når du beveger deg sakte, lar du maisstivelsesmolekylene skilles. Når du trykker på den, beveger maisstivelsesmolekylene seg nærmere hverandre og kan ikke gli forbi hverandre, noe som skaper en barriere. I de fleste væsker påvirkes viskositeten bare av temperaturen. Disse kalles newtonske væsker. Maisstivelse og vann påvirkes også av temperaturen, men viskositetsnivået avhenger også av kraften som påføres det eller hvor raskt noe beveger seg gjennom det. Dette gjør det ikke-newtonsk. Kviksand og ketchup er også væsker som ikke er newtonske.

Maisstivelse og vann har ikke konstant viskositet. Venstre alene ser det ut som en væske. Når du er stresset, for eksempel når du skyver den eller trekker den, endres den til en solid. Demonstrer dette ved å gjøre et eksperiment med høyttalere. Bland en boks med maisstivelse med en kopp vann. Finn en gammel høyttaler og fjern den nederste delen (basenheten) og koble den til en forsterker. Linje høyttaleren med en plastpose og hell maisenna i den. Slå på høyttaleren på omtrent 20 hertz, med volumet på middels nivå. Ved 20 hertz forstyrrer høyttalerens perkusive bevegelser blandingen nok til å få den til å bevege seg. Lydbølgene beveger seg gjennom for å få blandingen til å danse i fingerlignende formasjoner.