沙拉酱是固体还是液体?一位物理学家解释说,简短的答案是,两者兼而有之 …… 而且两者都不是。
想象你正在吃晚饭。你试着往盘子里倒一些沙拉酱,蘸着蔬菜。你把容器倒过来,但什么也没倒出来。看起来像固体。
所以你上下摇动瓶子,一大团调料扑通一声掉出来,砸在你的盘子上。看起来像液体。
但酱汁不会像牛奶或其他液体那样洒得满盘都是。相反,它保持某种形状,有点像你盘子里的蔬菜。看起来像固体。
但每次你把胡萝卜或芹菜放进酱团里,酱团的形状就会扭曲一点。你甚至可以涂抹和铺开酱汁,但芹菜的形状和硬度不受这个游戏的影响。看起来像液体。
那么,沙拉酱是液体还是固体?或者两者都不是?
物质的基本状态
要弄清楚沙拉酱是怎么回事,你需要了解物质的不同状态是什么,以及每种状态的独特性。“物质”只是“东西”的科学术语,它是由称为原子的微观积木组成且具有质量的任何东西。
你可能在学校里学过物质有三种状态:固体、液体和气体。想想冰块,一滩水和雾。也许你还学过第四种状态,叫做等离子体。
这些不同的状态是由构成物质的极微小分子如何相互作用决定的。这些分子非常小,你无法用肉眼看到它们。但它们不可见的相互作用决定了你能看到的材料的性质。
固体中的分子在物理上是彼此相连的,以一种使它们彼此相对不移动的方式。这就是使固体坚硬并能保持固定形状的原因。
另一方面,液体中的分子彼此之间是不相连的。它们可以四处移动,从彼此身边滑过,把自己混在一起。这种流动的自由使液体能够以任何容器的形状存在。
气体中的分子可以完全自由地运动而不会过多地碰撞气体中的其他分子。像液体一样,气体会随其所处容器的形状而变化,没有固定的形状。但与液体和固体不同,气体也可以改变它们的大小或体积。
等离子体类似于气体,但能量要大得多。这种能量导致分子的带电部分,即质子和电子,分裂。太阳和恒星都是等离子体的例子,这是使霓虹灯发光的材料。
弹性和粘度
虽然固体保持其形状,但它们并不是完全刚性的。分子之间的连接就像微小的弹簧,这使得固体具有弹性。如果你推一个固体,它会变形,但当你停止推时,它会弹回原来的状态,有点像床垫在床上弹回来。当然,这发生在分子水平上,所以你看不到。
尽管液体很容易改变形状,但由于液体分子之间的摩擦,当它们试图相互移动时,它们确实会抵抗这种变化。这种摩擦叫做粘度。蜂蜜或糖浆等液体比牛奶或水等液体粘稠得多,因此更难搅拌。想象一下,在一个充满蜂蜜的游泳池里游泳 —— 很美味,但很困难。
第五种状态
沙拉酱实际上是物质的第五种状态,被称为软物质。软物质可以同时具有液体和固体的特性,因此材料科学家称其为粘弹性物质,即粘性和弹性的结合。其他常见的软物质包括酸奶、饼干面团、洗发水、牙膏、橡皮泥、鼻涕、黏液和糖霜。
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