透明塑料瓶、清水、云母珠光粉、密封瓶盖、浅玻璃盘、食用色素

补充说明:甘油不属于必备材料,仅清水与云母粉就能完成整套实验;添加甘油仅能延长流体纹路留存时间,提升观察效果。

实验步骤

  1. 向透明塑料瓶中倒入大半瓶清水。
  2. 往瓶内倒入少量云母粉,用力摇晃瓶身,让云母粉末均匀分散悬浮在水中,拧紧瓶盖密封。
  3. 缓慢旋转瓶身,水中会浮现顺滑连贯的金色流动纹路,呈现平稳层流状态。
  4. 将调配好的悬浮流体倒入浅玻璃盘,滴入多色食用色素。
  5. 轻轻搅动盘内液体,色素与云母融合出柔和舒展的渐变漩涡;快速搅动后,液体无序翻滚,形成交错杂乱的湍流纹路。
  6. 静置片刻,仅清水调配的流体中云母会缓慢沉降;添加甘油调配的流体纹路留存时间更长。

科学原理

本次制作的流体学名为 Rheoscopic Fluid,也就是流示流体。云母粉是片状反光晶体,悬浮在清水里,可以把肉眼无法直接看见的水流运动轨迹清晰显现。

缓慢搅动液体时,水分层平稳滑动,流动有序顺滑,这种状态称为层流;快速搅动时液体无规则冲撞、翻滚,生成大量杂乱漩涡,这种状态称为湍流。

清水本身粘度低,流体流速快,云母容易沉淀,甘油仅作为辅助材料提升液体粘稠度,不是完成实验的必需品。

实验小贴士⚠️

  1. 塑料瓶盖必须完全拧紧,摇晃、旋转瓶身时避免液体渗漏,操作桌面提前铺垫纸巾。
  2. 云母粉少量添加即可,投放过量会让水体浑浊,遮挡流体流动纹路。
  3. 食用色素少量滴加,深色色素投放过多会遮盖云母自带的金属光泽。
  4. 整套实验所用材料无毒安全,但调配完成的混合液体不可饮用,实验结束后全部倒掉,用清水冲洗容器。
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