Tekutý písek
8. 10. 2008
Pokud smícháte to správné množství vody se správným množstvím kukuřičné mouky, obdržíte tekutinu, která se při úderu zpevní. Takové speciální kapaliny jsou známé jako „dilatant liquids“ – roztažné tekutiny. Michael vás seznámí s receptem na takovou domácí tekutinu a odhalí její kouzlo. A pokud se někdy chytíte do pasti tekutého písku, budete rádi, že jste tento Michaelův experiment viděli.
Michael: Pozval jsem k sobě Filipa na večeři. Dělám pro něj italskou specialitu.
Filip: Dokonalé lasagne mi řekl, že udělá. Tak co mi k tomu doporučíte?
Prodavačka: Třeba tohle argentinské?
Filip: Hmmm.
Michael: A samozřejmě k dokonalým lasagním nesmí chybět dokonalá bešamelová omáčka. Jak vidíte, na začátku je úplně řídká. Ale když ji přivedeme do varu, náhle a jakoby kouzlem začíná houstnout. Ale kdo je ten kouzelník? Je to samozřejmě kukuřičný škrob. Ale co se tady vlastně děje? A jak to celé funguje?
Michael: Corn flour is made of tiny starch particles about 0.01 mm long.
Kukuřičný škrob tvoří maličké částečky asi 0,01mm dlouhé.
Každou z těch částic tvoří dlouhé molekuly škrobu, smotané jako kulička vaty.
Kukuřičný škrob – je to bílý prášek, který určitě znáte. Tyto částice škrobu si můžeme krásně prohlédnout pod mikroskopem … Ahoj Vojto, tak jak to vypadá? Připravený?
Vojta: Jdeme na to.
Michael: Na obrazovce jsou jednotlivé částice škrobu ve studené vodě. Jak vidíte, jejich tvar je stabilní. Ale teď sledujte, co se s nimi stane, když je zahřejeme.
Tereza: V Petriho misce jsme v trošce vody rozmíchali maličké množství škrobu. Misku opatrně zahříváme horkým vzduchem. Po chvilce se voda začíná vařit. Zrníčka škrobu se rozpustila a jeho dosud svinuté molekuly se rozmotávají a bobtnají do mnohem většího objemu.
Michael: If we stir whilst heating, then the swollen, unwrapped molecules of starch from individual particles begin to tangle with each other and to form a great big inter-twined network.
Jestliže během zahřívání mícháme, pak nabobtnalé, rozbalené molekuly škrobu z jednotlivých částeček se začnou vzájemně proplétat a tvořit velkou propojenou síť.
A pak omáčka teče zvolna. Protože jednotlivým molekulám chvíli trvá, než se rozmotají …
… giving us our thick béchamel sauce.
… a dají nám naši hustou bešamelovou omáčku.
To bude Filip.
Michael: No nazdar, pojď dál.
Filip: Ahoj, čau.
Michael: To je pro mě, jo?
Filip: No jasně.
Michael: To je výborné – argentinské víno. Běž si sednout, Já přinesu jídlo. Prosím, kamaráde. Tak, ať žijeme. Dlouhý a úspěšný.
Filip: Na zdraví!
Michael: Na zdraví!
Filip: Ale Michaele, ty lasagne se ti vážně povedly. A ta bešamelová omáčka, ta je vynikající.
Michael: Díky, kamaráde. Corn flour has yet another very exciting property. When combined with the right amount of water it forms a liquid that solidifies on impact. We call such liquids dilatant materials. And they are very, very strange indeed.
Škrob má však ještě jinou velice vzrušující vlastnost. Když jej smícháme se správným množstvím vody, vytvoří kapalinu, která po úderu ztuhne. Takovým kapalinám říkáme roztažné látky. A jsou opravdu velice, velice zvláštní.
Filip: Ale hlavně je to opravdu šílená legrace. A vážně vás to chytne… No, až jednou se dostanete do tekutého písku, tak si vzpomeňte na dnešní díl Michaelova pokusu, protože vám možná zachrání život. No ale ta bešamelová máčka, Michaele, al dente!
Michael: To make your dilatant material, … první musíte zvážit 600 gramů kukuřičného škrobu … a dát jej do misky.
K přípravě svého roztažného materiálu …
Filip: … a přidáte půl litru vody. Přelévejte ji do misky opatrně, postupně. A zároveň míchejte.
Směs míchejte až do té doby, dokud to lžičkou půjde.
Filip: A zajímavé je, že když mícháte pomalu, tak to jde, ale rychle to prostě nejde.
Michael: If we gently and slowly tip our bowl, we can see that our mixture is a liquid.
Když jemně a pomalu nakloníme naši mísu, vidíme, že naše směs je kapalina.
Filip: Dokonce když hezky pomalu do ní vložíte prsty, tak je to pořád kapalina. Ale když zrychlíte pohyb, tak se z ní stává pevná látka. Můžete ji nabrat, zkoušet udělat kuličku. Povolíte, tak se rozteče.
Michael: You can even give it a big punch. Watch out, Filip! Careful at home…
Můžete jí dokonce dát pořádnou ránu. Pozor, Filipe! Dávejte pozor doma!
Michael: If I do it slowly, carefully watch. The whole fist is immersed in our liquid.
Když to budu dělat pomalu, pozorně sledujte. Do kapaliny je ponořena celá pěst.
Filip: Ptáte se, o co tu vlastně jde?
Michael: Jak jsme dřív zjistili na Univerzitě pod mikroskopem, kukuřičný škrob tvoří spousty malých škrobových částeček.
Filip: Tyto částečky snadno přitahuje voda. Takže voda se mezi ně snadno dostává.
Michael: In this way water acts as a lubricant in between individual particles of starch.
Voda tak funguje jako mazivo mezi jednotlivými částečkami škrobu.
Filip: Takže když tímto materiálem pohybujeme pomalu, chová se jako kapalina.
Michael: Když ale použijete rychlou sílu, částečky se semknou, vypudí z prostor mezi sebou vodu a získají uspořádanější strukturu.
Filip: Takže místo toho, abyste měli volné, klouzající částečky, máte spoustu pevných, navzájem se dotýkajících hrudek, které jako celek prostě netečou.
Michael: Ale když ta síla přestane působit, látka se uvolní a umožní vodě, aby se mezi částečky vrátila.
Filip: A stává se z toho zase kapalina.
Michael: Thick slurries of beach sand are often dilatant…
Husté písky na pláži jsou často roztažné…
… a stávají se z nich tekuté písky.
Filip: Možná jste to viděli v posledním díle Indiana Jones: čím více člověk zápasí, tím pevněji ho písek svírá.
Michael: Každý, kdo studuje roztažitelné materiály, a teď i vy, diváci Michaelova experimentu, budete vědět, jak se dostat z takové zdánlivě neřešitelné situace.
Filip: Pouze jemné, klidné pohyby bez kopajících nohou vedou na cestu záchrany.
Michael: Filipe, Filipe, kde jsi? Já jsem řekl “jemné pohyby”! Kde jsi, Filipe? Ruku mi dej!
Autoři: Vladimír Kunz, Michael Londesborough