Učebnice praví, že kapaliny mají svůj objem, ale nemají vlastní tvar. Jejich reálný tvar odpovídá tvaru toho, v čem se nacházejí. Anthony Raykh, student University of Massachusetts Amherst (UMass Amherst) a jeho kolegové nedávno učinili překvapivý objev, když nalezli kapalinu s tvarem neboli jak tomu anglicky říkají „Shape-recovering liquid.“
Je to fyzikální provokace, protože kapalina s tvarem se vzpěčuje dlouhodobě uznáváným předpokladům v souvislosti s termodynamickými zákony.
Stručně řečeno, Raykh a spol. vzali olej, vodu a magnetizované částice, které smíchali dohromady. Jak k tomu trefně dodává vedoucí výzkumného týmu Thomas Russell, je to jako když děláte italský dresink. Jen namísto magnetizovaných nanočástice protřepete olej a vodu s kořením a přísadami.
Právě kousky koření umožní, že olej s vodou vytvoří emulzi, pěkně podle zákonů termodynamiky. Snižují mezifázové napětí mezi olejem a vodou.
Hotový italský dresink s úsměvem nalijete do misky, ve které se pěkně rozleje, a můžete se pustit do salátu. Když to ale uděláte s řekněme fyzikálním dresinkem týmu z Amherstu, poklesne vám čelist.
Důkladně protřepete, nalijete – a kapalina vytvoří elegantní urnu na popel zemřelého, tedy urnu s americkým designem.
Ať to udělali, kolikrát chtěli, ať třepali, jak silně chtěli, nakonec jim z toho vždy vznikla urna.
Když se otřepali z původního šoku a zřejmě zavrhli hypotézu, že zneklidňující tvar kapaliny je důsledkem nějaké univerzitní kletby, pustili se do experimentů a simulací.
Nakonec dospěli k vysvětlení, že za fascinující fenomén mohou silně magnetizované nanočástice niklu, jejichž magnetické působení narušuje proces vzniku emulze a nanočástice nesnižují, ale naopak zvyšují mezifázové napětí, čímž vykreslí elegantní křivky urny. Výsledkem je neuvěřitelná kapalina s tvarem. Teď se uvidí, jak si s tím poradí materiáloví inženýři.
Video: UMass Amherst Team Finds Exception to Laws of Thermodynamics
Literatura
Jak neutrina lovit – detektory neutrin
Autor: Vladimír Wagner (20.01.2010)
První porézní kapalina na světě
Autor: Stanislav Mihulka (15.11.2015)
Fyzici poprvé stvořili elektronovou kapalinu při pokojové teplotě
Autor: Stanislav Mihulka (05.02.2019)
Skelné gely jsou extrémně pevné, ačkoliv obsahují přes 50 procent kapaliny
Autor: Stanislav Mihulka (26.06.2024)
Speciální relativita kapalin: V blízkosti rychlosti světla houstnou
Autor: Stanislav Mihulka (08.11.2024)
Diskuze:
Urna a olej
Pavel Kaňkovský,2025-04-10 14:38:53
1. V originále je "Grecian urn" a zřejmě tím byla myšlena klasická řecká váza se zúženým krkem bez nějakých záhrobních konotací.
2. To, co je nazýváno jako směs vody a oleje (dokonce i v originále), je ve skutečnosti směs vody a dichlormethanu (DCM) s příměsí chloristanu tetrabutylamonného (TBAP). Hustota DCM je vyšší než hustota vody a TBAP mění vlastnosti rozhraní mezi vodou a DCM, což má obojí na výsledný tvar dost zásadní vliv.
Hladina
Rudolf Kříženecký,2025-04-07 20:38:51
Na ukázce se po protřepání nezmění hladina. Myslím si, že se pouze přemisťují magntické částice a vytvoří rozhraní mezi kapalinou obsahující částice a kapalinu bez těchto částic.
Re: Hladina
F M,2025-04-10 00:17:57
Je to směs několika kapalin. To "nové" by mělo být to, že ten ooxidovaný nikl (nano/mikro) ty kapaliny neemulguje, ale rozděluje/vytváří rozhraní (zvyšuje vzájemné povrchové napětí). Zároveň díky prostorovému uspořádání (mřížka) umožňuje průchod kapalin (mezi kapičkami které se dotýkají), takže se to po promíchání může vracet.
Pokud se někdo zajímá víc a také nemá přístup našem jsem toto PDF: https://www.researchgate.net/publication/384256048_Shape-Recovering_Liquids/fulltext/66f162edc0570c21feb6c275/Shape-Recovering-Liquids.pdf
Re: Re: Hladina
Pavel Kaňkovský,2025-04-10 14:44:16
Ve výsledku to po ustálení vlastně není ani směs, protože jsou ty dvě kapaliny úplně oddělené: v jedné spojité části je čistá voda, v druhé spojité části je čistý "olej" (ve skutečnosti DCM, viz výše) a na hranici mezi nimi jsou usazeny ty magnetické částice.
Re: Re: Hladina
Josef Hrncirik,2025-04-11 11:06:21
Ramsdenova emulze, někdy nazývaná Pickeringova emulze, je překradená emulze, která je stabilizována pevnými částicemi, které se adsorbují na rozhraní mezi vodnou a olejovou fází.
Stabilizací se míní zpomalení koalescence olejových kapek durch vrstvu tuhé špíny smáčené ó
lejem i tou vodou li litou do toho ó leje či na opak.
Prá šeky z Ramsdena či Pickeringa je lep čí přidat do výrazně mino ritní pháse či ke které mají výrazně vyšší a finitu či smá či vost.
Re: Dotaz: je ten 3. vobr. v obr.3 Ramsden nebo Pickering či Tajný?
Josef Hrncirik,2025-04-12 21:21:13
Není to očko? wanted David Hoagland řečený (Dave) HolyGun alias Mafia Distinguished senior Professor Silvio O. Conte??! …with his typical hiss: “Imagine your favorite Italian salad dressing!” “It’s made up of oil, water and spices, and before you pour it onto your salad, you shake it up so that all the ingredients mix.” It’s those spices, those small bits of something else, that allow water and oil, which are normally mutually exclusive, to mix, a process called emulsification and which is described by the laws of thermodynamics…"
„…But it (he (Anton) was) caught the eye(s) of Thomas (Tom) Russell and David Hoagland“…
…One day, UMass Amherst graduate student Anthony Raykh was in the lab mixing up a batch of this scientific “salad dressing” to see what he could create –
only instead of spices, he was using magnetized particles of nickel, insted of vyjetý winter motor oil,, TBAP was dissolved in DCM (100 mM DCM in dicchloromethane,,, insted of acidum aceticum abiotic purum, double destilated water.
Insted of spices, nickel particles, average sizes 20 nm and 5–15 μm, in mixtures with silica NP suspended in water (2–6 wt%); before 2 ml of each liquid was added. “because you can engineer all sorts of interesting materials with useful properties when a fluid contains magnetic particles,” says Raykh. Částice pochopitelně nebyly zmagnetovány zemským polem záhadného směru a síly max.
20-65 uT, (ale občas jen z ev. mag. mích. prý lánem Of magnitude roughly 50mT, the magnetic field was applied via a magnetic stir plate (ůplně na konci suppl.matt.) viz též. video 2.
He made his mixture, shook it up – “and, in a complete surprise, the mixture formed this beautiful, pristine urn-shape.” No matter how many times or how hard he shook, the urn shape always returned. Nehledě na sílu lánu, urna byla stejná i při manuální stimulaci viz. ví DEO č.1.
Typically, particles added to an oil-and-water mixture decrease the tension at the interface between the two liquids, allowing them to mix. But in a twist, particles that are magnetized strongly enough actually increase the interfacial tension, bending the boundary between oil and water into a graceful curve. S páše by se mu ohla buz ola!!!
While there’s no application for his novel discovery yet, Raykh is excited to see how this never-before-seen state can influence the field of soft-matter physics.
This research was funded by the U.S. National Science Foundation and the U.S. Department of Energy (off A bombs)
Musk Už Jim To Za Trh! Hrozí Pát referenční i rezerv v ní Mě ny!! !
Přijdu o fšecko! Svinské Dluhové Trhy (Schweinitz(rei)) ((Trhové Svin(y)ě)) se zhroutí!!!!
Kapky
D@1imi1 Hrušk@,2025-04-07 11:35:58
"Učebnice praví, že kapaliny mají svůj objem, ale nemají vlastní tvar. Jejich reálný tvar odpovídá tvaru toho, v čem se nacházejí."
To je asi zjednodušená definice pro děti, která ignoruje povrchové napětí, viskozitu, setrvačnost, gravitaci a další jevy ovlivňující tvar kapaliny. Citované definici se vysmívá nejen zmíněný experiment, ale i každá vodní kapka, protože díky povrchovému napětí udržuje vlastní tvar.
Re: Kapky
F M,2025-04-10 00:01:26
V dostatečném množství a přiměřeném klidu je formuje i gravitace, konec konců i ty vlny jsou snahou udržet tvar. Jak přesně je definován vlastní tvar? Předpokládám, že vágně, ZŠ to ví každý. To zjednodušení je stejně jako ostatní užitečné, ale od určité úrovně začíná škodit.
Re: Kapky
Josef Hrncirik,2025-04-13 21:42:45
Kowbojům kape na acetylid vápenatý. Dávali tam Ni, nebyl zmagnetovaný,, navíc není magneticky tvrdý,,, a stejně tam neměli mag. pole rozumného směru, síly či tvaru a dokonce to měli na rotační mag. míchačce prý 50 Hz Ha, Ha ke všemu bez mag. míchadla. Ani se nepochlubili napájením míchačky nejlepšími 60 Hz. Míchadélka se dají točit v kapalině max. 15 Hz. Piliny Ni či nánočástice jsou tak slabé a utlumené, že se ani nehnou viz videa. Možná až když jim PRC prodá prá šek kobalt samariových či Nd magnetů, ale tam zase není důvod, aby se magnety navzájem neslepily a nespadly na dno NATOž Vy seli na rozhraní kapalina kapalina a proti fyzice najednou zlomyslně zvyšovaly vzájemným odpuzováním energii fázového rozhraní. To je skutečně již za hranicí NATURE Physics.
Navíc se nutně musí vyvarovat vzniku Pickeringových emulzí, jak dokázali nemožností zurnění přídavkem siliky. Nezachránil to ani hrubý či náno Ni.
Jde o elementární děje kapilární elevace či deprese nebo nesmáčení, částečného smáčení až dokonalého smáčení tj. rozprostírání. Vše plně popsané Young-Laplace rovnicí či i primitivněji ze silových (tlakových či energetických) rovnováh.
Do silně hydrofilní (vodou skoro dokonale smáčitelné trubice vhodného průměru) nejlépe s hydrofobizovaným dnem či uzavřené teflonovou zátkou naliju dostatečné množství těžké hydrofobní kapaliny (chlorované či bromované uhlovodíky či polycyklické uhlovodíky vyšší hustoty). Hustotu můžu ladit přídavky tetrachlormethanu či naopak hexanu.
Pokud by stěna byla extrémně hydrofilní, nejlépe sklo vyloužené kyselinou, promyté a propařené vodou, promytím cca 1% NaOH se vytvoří tenká vodou dokonale smáčitelná vrstva cca mikroporézní hydratované siliky dokud nezaschne.
Naliji tam rozumné množství těžké hydrofobní kapaliny. Vytvoří sloupec s konvexním meniskem (kapilární deprese).
Raději jehlou z injekční stříkačky zajedu po stěně pod hranu smočení a vymočím tam rozumnou rychlostí rozumné množství vody, až se vytvoří náznak rakve.
Vyrobit velkou a výraznou rakev vyžaduje extrémně hydrofilní povrch boku, pokud možno hydrofobní dno a podle průměru přesně vybalancovat rozdíly hustot a mezifázového povrchového napětí.
Kapilární jevy jsou výraznější při malých průměrech, řekněme 5 či 10 mm. Vyrobit urnu průměru 15 či 20 mm vyžaduje určitě vybalancovat rozdíl hustot a pokud možno mít stabilní a vysokou hodnotu mezipovrchového napětí.
Pokud roztoky nejsou vzájemně nasycené či mění se teplota, rakev se bortí, hlavně ty velké.
Voda se dá vylepšit dobře rozpustnou solí (ledky), určitě se vyhýbat smáčedlům.
V plastových trubicích, nic rozumného nenastane, nejspíš se ale naleptají.
.
Urna se podobá urně jako Rakev rakvi či Vejce vejcetiy
Josef Hrncirik,2025-04-14 07:55:16
Z rozměrové analýzy kapilárních jevů plyne, že se viditelněji projevují při malých průměrech kapilár. Povrchová energie vstupující do urny = (mezifázová energie) =
(měrná mezifázová energie = povrchové napětí)*(velikost (či její změna) mezifázové plochy) se investuje do změny potenciální gravitační energie s močením na rozhraní. Podíl energií je pochopitelně bezrozměrný. Hybná změna povrchové energie = povrchové napětí*pomočená plocha = úměrno: povrchové napětí*(charakteristický rozměr)**2; (zde jednoznačně průměr či poloměr kapiláry)**2; Spotřebovaná energie v gravitačním poli je úměrná (hustota (rozdílu hustot)*objem zdvižený*zdvižení*tíhové zrychlení což je úměrno 3+1 = 4. mocnině char. rozměru (nejlépe d kapiláry. Potom d*d = d**2 je úměrné podílu s/(ró*g); s*m2 = s*d*d = E = ro*m3*m*g = ró*d*d*d*d*d*g = J; kapilární délka = d = SQRT(s/(ró*g), tj. ke zdvojnásobení rozměrů rakve potřebuji zvětšit poměr s/(ró*g) 4x. Rakev tedy blbne na kvadrát.
Kowbojs měli s cca 33 dyn/cm; delta ró cca 0,32 g/cm3, pak d = (33/(0,32*981))**1/2 = 0,32 cm.
Na Měsíci by mohli vyrábět rakve průměru 1,66 cm * 6**1/2 = 4 cm.
Na Zemi lze zvýšit s snadno na cca 50. Rozdíl hustot lze snížit snadno i pod 0,1. Rakev lze tedy snadno zvětšit z D = 1,66 cm na 3,7 cm a při 0,05 g/ml na 5,2 cm.
Měl by se udržet i stejný či podobný smáčecí úhel u menisku.
Rakve mají průměry velmi podobné běžným rážím pěšáků!
Bádejte!!
Žádejte granty!!!
Vzhůru do 5 cm rakví!!!!
Re: Inspirující Můzy přesunuty na bronzové místo v supplements
Josef Hrncirik,2025-04-14 08:20:32
Článek, podle kterého cowboys copírovali výpočet urny:
Thermophysics and Aeromechanics, 2015, Vol. 22, No. 3.,p51-62
Determination of surface tension and contact angle by the axisymmetric bubble and droplet shape analysis*
I.V. Marchuk1, 2, V.V. Cheverda 2, P.A. Strizhak 3, and O.A. Kabov 2, 3
1Novosibirsk State University, Novosibirsk, Russia2Kutateladze Institute of Thermophysics SB RAS, Novosibirsk, Russia3Tomsk Polytechnic University, Tomsk, RussiaE-mail: marchuk@itp.nsc.ru
(Received October 10, 2014; in revised form November 10, 2014)
The algorithms of solution to the Young–Laplace equation, describing the shape of an axisymmetric droplet on a flat horizontal surface, with various ways of setting the initial data and geometric parameters of a droplet, were derived and tested. Analysis of the Young–Laplace equation showed that a family of curves that form the droplet surface is the single-parametric one with the accuracy of up to the scale factor, whose role is played by the capillary length, and the contact angle determines the curve turn at a contact point, but it does not affect the shape of the curve. The main natural parameter defining the family of the forming curve is the curvature at the droplet top. The droplet shape is uniquely determined by three independent geometric parameters. This fact allows us to calculate the physical properties, such as the capillary length and contact angle, measuring three independent values: height, droplet diameter, and diameter of the droplet base or the area of the axial cross section of the droplet or its volume.
Key words: surface tension, contact angle, interphase tensiometry, profile of sessile droplet, Young–Laplace equation.
* The work was financially supported by the Russian Science Foundation (Agreement No. 14-39-00003). © I.V. Marchuk, V.V. Cheverda, P.A. Strizhak, and O.A. Kabov, 2015
Je na ně spolehnutí i v oblasti termobarických bomb a hypersonických střel i s nukleárním pohonem.
Třepat s urnou je obvyklá zábava obhroublých cowboys
Josef Hrncirik,2025-04-14 12:20:33
Mohla by však vyvolat vznik Pickering - Ramsden sro. emulzí a bránit či zpomalovat slévání i hrubých kapek u stěny či v centru jak vidno z fig.3a,b i 1b, kde Ni nic (především vodu, ale ani DC) nepickeringuje ani neramsdenuje. Možná slouží jen jako pigment, aby vůbec byly vnadné křivky (curvature of curved curves) vidět. Vhodné lipofilní decentní barvivo černé, navy, khaki, polní šeď levně dodá PRC.
Urnu jen v případě nutnosti pouze nesměle poklepávat nehtíkem, určo ne vibrátorem! Či sbíječkou Nabeton NE!!
Je tato heterogenní směs kapalinou
Pavel Trávník,2025-04-07 10:17:48
Podle mého názoru směs těchto vlastností zcela nesplňuje definici kapaliny. Můžeme jako kapalinu označit třeba vlhký písek (posunuto ad absurdum).
Re: Je tato heterogenní směs kapalinou
Waldemar Nováček,2025-04-07 21:46:07
Ne jako kapalinu, ale jako tekutinu ano.
Re: Re: Je tato heterogenní směs kapalinou
Pavel Polívka,2025-04-08 09:04:39
Pokud takovou směs podle Vás nemůžeme označit jako kapalinu ale jako tekutinu, tak de facto tvrdíte že se jedná o plyn ...
Re: Re: Re: Je tato heterogenní směs kapalinou
Ilil Akil,2025-04-08 21:04:53
Ako tekutina býva niekedy označený aj suchý piesok, ako materiál "nedržiaci tvar".
A ak by aj piesok nebol vzatý do definície, tak z toho, že nejde o kvapalinu, ale len o tekutinu, nevyplýva, že musí ísť nutne o plyn, ale môže ísť aj o iný materiál "tekutých" vlastností.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
