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케첩을 왜 뿌릴까? '미스터리 푼다'
토마토 케첩과 같은 비뉴턴 액체는 스트레스를 받으면 성격이 바뀝니다.
토마토 케첩이 병 바닥에 단단히 달라붙어 있는 것처럼 보이는 이유가 궁금하신가요? 연구원들은 미스터리를 풀었다고 주장합니다.
완전한 햇빛을 위한 최고의 지표면
코넬 대학(Cornell University)의 한 팀은 케첩, 커스터드 및 기타 액체에 의해 나타나는 소위 비뉴턴적 행동(분출)으로 이어지는 단일 입자 역학을 발견했다고 '데일리 메일'이 보도했습니다. 물과 같은 일반 뉴턴 액체는 어떤 힘을 가해도 동일한 점도를 유지합니다. 그러나 토마토 케첩과 같은 비뉴턴 액체는 스트레스를 받으면 성격이 바뀝니다.
토마토 케첩은 압착될 때까지 플라스틱 병 바닥에 거의 단단한 상태를 유지하며, 이때 핫도그는 달콤한 끈적끈적합니다. 물리학자의 언어로는 전단박화(shear thinning)입니다.
한편, 커스터드는 숟가락으로 톡톡 두드리기 전까지는 액체처럼 쏟아지는 성질이 있다가 고체에 가까워지면 전단 농축입니다.
일부 액체의 독특한 비뉴턴적 거동은 자동차가 고속도로에서 움직이는 것과 같이 층을 이루어 이동하는 입자에 의해 발생했다고 이전에 믿어졌습니다. 이제 Xiang Cheng이 이끄는 팀은 이 교통량 이론을 반증하는 것처럼 보이는 실험을 성공적으로 수행했습니다.
공초점 현미경과 점도계를 사용하여 연구원들은 물과 글리세린의 혼합물에 현탁된 실리카 구의 흐름을 관찰했습니다.
그들의 관찰에서 Cornell 팀은 적층의 양이 소위 비뉴턴적 거동의 원인이 될 만큼 충분히 액체를 변화시키지 않는다는 결론을 내렸습니다.
대신에 그들은 응력이 열적으로 유도된 브라운 운동을 무시할 때 전단 얇아짐이 발생한다고 믿고 있습니다. 그렇지 않으면 입자가 무작위로 분산됩니다.
반대로, 그들은 입자가 너무 빨리 서로 지나쳐 유체가 빠져나갈 때 전단 농축이 발생하여 입자가 함께 잠기고 덩어리를 형성하여 유체를 더 점성으로 만들 때 전단 농축이 발생한다고 결론지었습니다.
Cheng은 그의 결과가 비뉴턴 유체를 다루는 산업 기계를 개발하는 데 중요할 수 있다고 믿습니다. 우리는 유속을 더 잘 제어하기 위해 이러한 유체의 전단 희석 또는 농축 특성을 이해해야 합니다.
유체 전단이 두꺼워지면 유속이 특정 임계값 이상으로 증가하면 갑자기 막힐 수 있다고 상상해 보십시오. 이것은 재앙이 될 수 있다고 그는 말했다.