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色素液滴复原术

2018-02-22黄晓东

科学大众·小诺贝尔 2018年12期
关键词:色带层流队形

黄晓东

人们常说覆水难收,意思是倒在地上的水难以收回。同样的,滴入水中的一滴墨汁也会很快在水中扩散而不再聚拢。不过,今天我们要通过“神操作”让杯中扩散开的色素液滴重新聚集起来。很惊讶吧?那赶快随小编一起见证一下吧!

实验材料

注射器1个、烧杯1个、试管1个、海绵1个、剪刀1把、玉米糖浆、橙色和绿色2种食用色素。

实验步骤

1将海绵剪成高约1厘米的空心圆柱体,其外直径与烧杯直径相通,内直径与试管直径一致,放入烧杯中。再将玉米糖浆缓缓倒入烧杯,注意:别倒漫出来。

2将试管插入圆柱体的中心。

3取出注射器,将两种色素分别与玉米糖浆混合,并滴入烧杯中。

4趁着两种色素液滴没有扩散开来,慢慢地转动试管。转到2圈后,会发现两种色素液滴变成了两条弧形的色带。

5握住试管,慢慢地、轻轻地反向旋转试管1圈,色带竟然收缩了;反向转动2圈,两条色带全部变成了最初的液滴状——橙色液滴和綠色液滴。

实验揭秘

为什么两种色素液滴不会扩散、混合呢?问题的关键在于使用的玉米糖浆上。它非常黏稠,因而在转动试管时,烧杯内的玉米糖浆呈现出层流现象。所谓层流,

就是色素液体在流动的时候,各个部位之间互不掺混,如同人流保持着队形。转动试管造成的液体层流,只是将液滴拉升成了带状,而色带并没有明显地向四周扩散。所以,反向转动的时候,色带又能保持队形,收缩成液滴。

不过,如果同学们仔细观察的话,会发现色带扩散还是存在的,重新聚集起来的色素液滴还是要比刚注入时的大一些。

如果把玉米糖浆换成水,这个实验是做不起来的。因为在水中,色素液滴扩散变得极为方便,转动试管只能加速色素液滴的扩散,液体之间也不再保持队形,而是各个部分出现滑动、混合和涡旋,这就是湍流。

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