✔ 最佳答案
生活中我們也許會碰到這樣的情況,如果有一碗水,拿筷子按某個方向不停地快速攪動的時候,會感覺比較容易攪動,而且碗中的水會同時呈現出中心下凹的旋渦。但是,假如我們向這碗清水中加入麵粉之後結果反而不一樣了。這個時候我們再攪拌的話會發現越攪越難攪,而且麵糊出現了沿著筷子向上爬的現象。為什麼會出現這種反差的現象呢?
事實上,在軟凝聚態物理學對流體的分類中,水和麵糊是分屬兩種不同性質的流體,即牛頓流體和非牛頓流體。水、酒精、空氣等自然界中很多常見的流體都被稱為“牛頓流體”。對於大多數低分子流體(分子量較小)來說,由於其各向同性的特點使得黏滯係數基本保持固定,這類便是牛頓流體。而非牛頓流體的黏滯係數是隨著剪切速率而變化的,剪切速率越高,黏滯性就越強。也就是說,如果想要快速攪動這類流體的話,就得花更大的力氣,而且,速度越快越感覺費勁。這類非牛頓流體包括很多高分子(分子量很大)的溶液、懸浮液等。
麵糊是由麵粉加入水產生的,而麵粉是天然的高分子化合物,所以麵糊是一種非牛頓流體。因此,我們在攪動麵糊的時候,攪動得越快,麵糊的黏滯性也就增加得越快,結果也就自然地越攪越難攪了。
至此,可以更加具體地回答上述問題了。對於水來說,當我們對其不停地用筷子攪動時,水分子由於離心力的作用而向外圍擴散,所以中心部位的水會比較少,看起來如同下凹的旋渦,這也就導致了越攪越容易攪。但是,對於麵糊來說,麵粉高分子在攪動中形成了各向異性的結構,高分子鏈會被拉伸並纏繞在筷子上,受到的剪切力越大其拉伸程度越高,而高分子鏈自身會產生更強的恢復彈性。這樣就使得這些麵粉高分子向中心處擠,從而形成了“爬杆現象”(也叫魏森貝格效應),這也就導致了越攪越難攪。