Video: Proč některé kapaliny tečou jinak?
V tomto článku si trochu přiblížíme, že není tekutina jako tekutina. Obecně se za tekutinu považují souhrnně kapaliny a plyny. Rozdíl tekutin oproti pevným látkám je ten, že jednotlivé částice tekutiny nejsou vázány na určité rovnovážné polohy, jako je tomu u pevných látek. To je jeden z důvodů, proč mohou tekutiny téci.
Dalším rozdílem je to, že tečné napětí způsobuje u pevných látek deformace, kdežto u tekutin způsobuje pohyb částic. V chemii a obecně v technických oborech se na většinu problémů pohlíží nejprve z jistého zjednodušeného pohledu a na něj navazují složitější teorie. Nejinak je tomu v případě posouzení vlastností kapalin.
Proto lze v prvním přiblížení rozdělit kapaliny na ideální a reálné. Bude-li téct ideální kapalina v trubce, bude možno pozorovat, že všechny vrstvy kapaliny se pohybují stejnou rychlostí. U reálných kapalin tomu tak není. Jednotlivé vrstvy kapaliny se vzájemně třou, a proto není možné pozorovat stejnou rychlost toku v celé trubce. Poprvé byl tento princip vysvětlen Isaacem Newtonem, po němž je i zákon pojmenován. Tento zákon říká, že tečné napětí, které charakterizuje tření jednotlivých vrstev, je rovné součinu dynamické viskozity a změně rychlosti toku v závislosti na poloze vrstvy v trubce (respektive pro jednodušší představu v řezu trubky). Odborně by se dalo říci, že se jedná o součin viskozity s gradientem rychlosti. Matematicky je pak tento vztah dán rovnicí , kde t je tzv. tečné (smykové) napětí, h značí dynamickou viskozitu a zlomek udává právě gradient rychlosti, tj. změnu rychlosti dělenou změnou polohy v řezu trubky (myšlenkově změnou polohy na ose y). Kapaliny, které splňují tento vztah se nazývají newtonské. Na druhou stranu existují také kapaliny, které nesplňují tuto rovnici. A těm se říká nenewtonské. Nenewtonské kapaliny je pak možno dále rozdělit do dalších skupin - dilatantní kapaliny, pseudoplastické kapaliny, Binghamovy kapaliny a Cassonovy kapaliny. Na problém se dá pohlédnout i z jiné strany. Vezměme si nádoby s různými kapalinami. A jednotlivými kapalinami budeme chtít míchat, u newtonské kapaliny nebude záležet jak rychle, respektive s jakou silou budeme míchat. U nenewtonských kapalin tomu však bude jinak. Dilatantní kapaliny budou klást menší odpor k míchaní se vzrůstající rychlostí. Příkladem může být třeba míchání nátěrových hmot. Čím rychleji mícháme, tím snáze lze barvu rozmíchat. Naopak pseudoplastické kapaliny se míchají hůře se vzrůstající rychlostí. Příkladem je míchání suspenze bramborového nebo kukuřičného škrobu.To je ukázáno v následujícím videu. Z videa je patrné, že mícháme-li pomalu, jde to sice složitě, ale míchat se dá. Chceme-li však tuto suspenzi míchat rychle, nejde to vůbec. Podobně pokud budeme chtít tyčinku "zabodnout" do suspenze, nepovede se nám to úplně, pokud ji však necháme spíše klesat, tyčinka se nakonec dostane až na dno kádinky. Podobné experimenty je pak možno nalézt na stránkách www.youtube.com. Experimentátoři si připraví suspenzi škrobu, obalí klasický reproduktor kuchyňskou fólii, na kterou nalijí suspenzi škrobu a pustí muziku. Z videí je patrné, že se suspenze začne chovat jinak než je u běžných kapalin normální. Stejný experiment se pak objevil v seriálu The Big Bang Theory. Další názornou ukázkou je pak i antistresová pomůcka Inteligentní plastelína. Na ní je možno rovněž aplikovat chování nenewtonských kapalin. Z plastelíny je možno vymodelovat kouli. Pokud s ní hodíte o zem dostatečně silně, rozletí se jako kdyby jste rozbili keramický hrnek. Pokud s ní hodíte o zem jako s hopíkem, odrazí se vám zpět. A pokud kouli položíte na stůl, za chvíli ji najdete v úplně jiném tvaru.
Ze článku je patrné, že nenewtonské kapaliny jsou sice méně obvyklé, ale je možno se s nimi setkat poměrně často, ať už při povrchové úpravě kovů nebo dřeva, případně pak v kuchyni během vaření.
