Допомогла фізика: вчені розповіли, чому арахісове масло є рідиною, і до чого тут Ньютон

Це питання стало резонансним після того, як Адміністрація транспортної безпеки днями конфіскувала у пасажира авіарейсу банку арахісового масла, пославшись на заборону перевозити рідину обсягом понад 100 мілілітрів, пише Science Alert.

Тоді пасажир обурився, мовляв, арахісове масло зовсім не є рідиною, а тому його конфіскація була незаконною, проте фізика опинилася на боці Адміністрації транспортної безпеки. Можна скільки завгодно припускати, що офіцери просто вирішили насолодитися ласощами, проте, за словами професора термальних наук Берглса та директора Центру досліджень та освіти багатофазних потоків Університету штату Айова Теда Хайндела, офіцери діяли у рамках закону.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Спочатку варто визначитися з тим, що таке рідина. По суті рідиною є будь-який матеріал, який безперервно тече при прикладанні сили зсуву. Наприклад, рух руки змушує навколишнє повітря змінювати форму, тобто деформуватися, а якщо використовувати термін фізики — текти убік. Те саме відбувається і з водою.

Однак є безліч видів рідини. Деякі з них діють передбачувано і рухаються плавно, як повітря і вода, але інші — ні. Першу групу також називають ньютонівськими рідинами, на честь Ісаака Ньютона. З погляду науки, ньютонівські рідини — ті, в яких сила зсуву змінюється прямо пропорційно напрузі, що діє на матеріал.

Для ньютонівських рідин опір потоку рідини, тобто її в'язкість, постійна при цій температурі. Рідини, які не рухаються так плавно і легко, називають неньютонівськими. До них відноситься й арахісове масло. Для таких рідин може знадобитися мінімальне зусилля або різання, щоб змусити їх текти, і вони можуть змінюватися нелінійно в залежності від напруги зсуву.

Простими словами, уявіть, що ви перемішуєте арахісове масло в банці. Якщо ви рухатиметеся дуже швидко, з великим зусиллям зсуву, масло стане більш рідким. Однак якщо ви робитимете це повільно — воно так і залишиться жорстким.

За словами Хайндела, арахісове масло насправді є чудовим прикладом неньютонівської рідини, тому що не здатне текти також легко, як вода чи повітря. Однак якщо докласти достатньо зусиль — все зміниться. Крім того, плинність арахісового масла також залежить від температури. Яскравим прикладом буде намазування арахісового масла на теплий тост.

Дослідник зазначає, що флюїди можна розділити на дві категорії: гази та рідини. І перші й другі можна деформувати й наливати у форми, і врешті-решт вони набудуть форми своєї ємності. Однак гази також можна стиснути, а рідини – на жаль, ні. Принаймні важко. Арахісове масло можна налити в банку і воно деформується, або набуде форми ємності. Однак його не вдасться стиснути.

Резюмуючи, Тед Хайндел зробив висновок, що арахісове масло, як би нам не хотілося зворотного, все ж є рідиною. Як і його рідкіший родич — желе.

Раніше Фокус писав про рецепт від дідуся Ньютона: приготувати ідеальне картопляне пюре допоможе фізика.