Filtr cílové skupiny byl nastaven na Veřejnost

Expozice

Garant: 
Bc. Kristýna Nová
Anotace pro veřejnost: 
V které z těchto pěti kapalin – voda, pomerančový džus, sprchový gel, stolní olej, mycí prostředek na nádobí – bude závaží klesat nejrychleji nebo nejpomaleji? Nápovědu můžete nalézt v tabulkách s hodnotami viskozity kapalin nebo přijďte experimentovat k nám do Techmanie.

Věda a technika v pozadí

Viskozita kapalin úzce souvisí s tekutostí kapalin. Ta je zapříčiněna změnou vzájemné polohy částic. Tekutina, v níž se částice snáze posouvají, má větší tekutost a tím i nižší viskozitu.

Teorie

Příčinou různé tekutosti kapalin jsou odporové síly, které vznikají mezi navzájem se pohybujícími částmi kapaliny. Pozorovanému jevu říkáme vnitřní tření kapaliny neboli viskozita (vazkost). Ve viskózní kapalině, jako je ropa nebo sirup, jsou molekuly vzájemně silně vázány. Nekloužou kolem sebe snadno a je poměrně obtížné takovou kapalinu přelévat. Zahřátím viskózní kapaliny se snižuje molekulární přitažlivost. Kapalina řídne a lze ji snadněji přelévat. Zvýšením tlaku se molekuly v kapalině vzájemně přiblíží a viskozita roste. To je významná vlastnost mazacích olejů, které se při vysokých tlacích mezi ozubenými koly a mezi po sobě klouzajícími součástmi strojů stávají viskóznějšími. Pokud by tomu tak nebylo, olej by byl vytlačen, k mazání by nedošlo a součásti by se zadřely.

Zajímavost z fyziky:
Nejdéle odolávalo zkapalnění helium, které se vyskytuje ve dvou stabilních izotopech 3He a 4He. Nejběžnější izotop helia 4He v roce 1908 zkapalnil holandský fyzik Heike Kamerlingh Onnes pomocí Joule–Thomsonova jevu při teplotě 4,2 K. Důležitou vlastností 4He je přechod do supratekutého stavu při teplotě 2,17 K, kdy ztrácí viskozitu a protéká bez odporu velmi úzkými kanálky o průměru mikrometru. Supratekutost 4He zkoumal a popsal Pjotr Kapica a za tuto práci získal v roce 1978 Nobelovu cenu.

Viskozita kapaliny souvisí i s pohybem v kapalině. Čím větší viskozitu kapalina má, tím hůř se těleso v kapalině pohybuje, působí na něj větší odporová síla. Vztah pro tuto sílu odvodil Isaac Newton a řídí se jím všechna tělesa pohybující se v kapalině nebo plynu. Velikost vnitřního tření můžeme měřit silou F, které je zapotřebí, aby se deska plochy S pohybovala rovnoměrnou rychlostí v v kapalině ve vzdálenosti z od stěny.

konstanta úměrnosti η se nazývá dynamická viskozita. Čím větší je toto číslo, tím větší síly vnitřního tření v tekutině vznikají. Hodnota dynamické viskozity u kapalin s rostoucí teplotou klesá, u plynů stoupá. Vzduch má asi 100krát menší viskozitu než voda.

Zajímavost z fyziky:
Největší viskozitu má látka s názvem bitumen. Tato látka má na první pohled pevnou strukturu podobnou asfaltu. Je však tekutá, i když její tekutost je minimální. Na University of Queensland v Brisbane v Austrálii vytvořil v roce 1927 Thomas Parnell experiment demonstrující viskozitu bitumenu. Jeho cílem bylo měření doby tvoření jednotlivých kapek bitumenu. Ty se však tvoří několik let. Parnell nalil rozehřátý vzorek bitumenu do uzavřené nálevky a nechal ho tři roky ustálit. V roce 1930 nálevku uvolnil a čekal až se vytvoří a ukápne první kapka. To trvalo do roku 1938, kdy ukápla první kapka.

Nálevka s bitumenem.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Under Creative Commons.

Osmá kapka ukápla 28. listopadu 2000, což umožnilo experimentátorům vypočítat, že bitumen má viskozitu přibližně 230 miliard (2,3 ∙ 1011) krát větší než voda. Protože experiment probíhá nepřetržitě, byl proto zapsán do Guinessovy knihy rekordů jako nejdéle probíhající experiment. Předpokládá se, že je v nálevce dostatek bitumenu na dalších sto let.

The Pitch Drop Experiment.

Odborné dotazy

Rezervace a nákup vstupenek

Recepce

Poradíme Vám s objednáním a nákupem vstupenek.