Sòlid o líquid: experimentem amb un fluid no newtonià

Sabíeu que les propietats del fluid no newtonià s’aprofiten per fabricar les armilles antibales?

Aquest experiment ha estat preparat per alumnes de 2n d’ESO de l’escola Pare Manyanet de Reus (Alba López Navarro, Lucía Sánchez García, Marina Dengra Gutiérrez, Julia Travieso Mármol i Martí del Rio Salazar) de la mà de la seva madrina Joana Martínez, Responsable de recerca a la Unitat de Radioquímica Ambiental i Sanitària (URV).

 Què necessitem?

• Midó de blat de moro/ maizena:2 gots
• 2 Gots de plàstic iguals
• 1 got amb Aigua:
• 1 Bol plàstic/vidre GRAN
• 1 Cullera
• 1 Pilota petita/canica
• 1 Colorant alimentari

Com ho fem?

Primer haurem de posar en un bol el midó de blat de moro (que ha de ser el doble de la quantitat d’aigua que posem) i després hi afegim l’aigua (amb colorant, això és opcional). Ho barregem bé durant una estona (amb les mans o amb algun instrument) fins que obtinguem un fluid homogeni. Si ho hem fet tot bé, a l’aplicar-li alguna força, com donar-li un cop de puny o estrènyer-lo amb les nostres mans, el fluid actuarà com un sòlid. I al no aplicar cap força, el fluid actuarà com un líquid.

Què passa?  

Quan apliquem una força sobre aquest fluid (una barreja de midó de blat de moro i aigua) es comporta com un sòlid, però quan no apliquem cap força es comporta com un líquid. Això succeeix perquè és un fluid no newtonià. Quan sobre aquest fluid no s’aplica cap força o tensió, les seves partícules no s’ordenen i es comporten com un líquid i la seva viscositat baixa. En canvi, quan s’aplica una tensió les partícules s’enreden formant xarxes, perquè no tenen temps d’organitzar-se i com a conseqüència la viscositat augmenta. El fluid es comporta llavors com un sòlid.

Què aprenem?

Hem après què és:

• Viscositat: La viscositat és la capacitat d’un fluid que presenta resistència al moviment.
• Fluid Newtonià: És un líquid que per molt que rebi una força externa la seva viscositat no varia.
• Fluid no Newtonià: Un fluid no newtonià és un fluid que si el deixes en repòs es comporta com un líquid i si li apliques una força, tensió o una temperatura es comporta com un sòlid.

A més, hem descobert aplicacions a la vida quotidiana. Per exemple, les propietats del fluid no newtonià descrit en el nostre experiment s’aprofiten per fabricar les armilles antibales. Perquè quan ningú exerceix cap força sobre elles el seu interior son liquides i no són incòmodes per als policies, ja que són flexibles. D’altra banda, quan reben una bala es tornen sòlides i no permeten que entri la bala.

Les arenes movedisses i també el quètxup son fluids no newtonians, però el seu comportament és el cas contrari que en el nostre experiment: quan apliquem força en el fluid es comporta com un líquid i quan no, es comporta com un sòlid. És a dir, la viscositat disminueix al pressionar-los. Per això a l’agitar el pot de quètxup aplicant força, el contingut surt més fàcilment.

Element de la taula periòdica destacat de l’experiment:

Oxigen (O)

• El nombre atòmic es 8
• En el seu estat natural es troba gas i es incolor.
• També es un gas inodor
• Forma part de molts compostos . Ex: aigua…
• El seu pes atòmic és 15,9994 g/mol
• Els éssers humans ho necessitem per respirar.
• S’utilitza per a produir O₃ i aquest s’utilitza en moltes processos com per exemple en plantes potabilitzadores d’aigua per eliminar contaminants.