Эти требования Управления транспортной безопасности (TSA) вбиты в голову каждому часто летающему пассажиру: вы можете перевозить жидкости объемом менее 3,4 унции (100 миллилитров) каждая.
Но когда Администрация транспортной безопасности недавно конфисковала банку джифа в соответствии с этим правилом, любители арахисового масла ополчились. Некоторые скептики безопасности могут подозревать, что голодные офицеры просто хотели сделать свои собственные пирожные и джемы. Тем не менее, TSA утверждает, что арахисовое масло является жидким, а полноразмерная банка Jif превышает лимит в 3,4 унции (100 миллилитров).
Так же, как любимый американцами ингредиент для сэндвичей на основе бобовых, эта история и возмущение, которое она вызвала, начали распространяться. Тем не менее, я инженер-механик, изучающий потоки жидкости, и действие TSA имело для меня смысл. Согласно научному определению, арахисовое масло действительно является жидкостью.
Сначала обратите внимание на жидкости
Чтобы определить жидкость, мы должны сначала определить жидкость. Любой материал, который непрерывно течет при приложении силы сдвига, является жидкостью. Думайте о силе сдвига как о режущем действии через вещество, которое заставляет его течь непрерывно. Например, движение руки заставляет окружающий воздух менять форму - или деформироваться, если использовать термин физики - и течь в сторону. То же самое происходит с водой, когда ваша рука совершает плавательный гребок.
Есть много видов жидкостей. Некоторые действуют очень предсказуемо и двигаются плавно, как воздух или вода. Их называют ньютоновскими жидкостями, названными в честь сэра Исаака Ньютона. С научной точки зрения, ньютоновская жидкость - это жидкость, в которой сила сдвига изменяется прямо пропорционально напряжению, которое она оказывает на материал, известному как деформация сдвига. Для ньютоновской жидкости сопротивление потоку жидкости, то есть ее вязкость, постоянна при заданной температуре.
Другие типы жидкостей перемещаются не так плавно и легко. Для некоторых, таких как арахисовое масло, может потребоваться минимальное усилие сдвига или резания, чтобы заставить его течь, и оно может изменяться нелинейно в зависимости от напряжения сдвига. Представьте, что вы перемешиваете банку с арахисовым маслом. Если вы будете мешать очень быстро, с большим усилием сдвига, ПБ станет более жидким, в то время как если вы будете мешать медленно, ПБ останется жестким. Такие жидкости называются неньютоновскими. Арахисовое масло может больше липнуть, чем течь - возможно, вы могли бы считать это движение более массивным.
Арахисовое масло на самом деле является отличным примером неньютоновской жидкости, потому что оно не течет так легко, как воздух или вода, но будет течь, если приложить достаточное усилие, например, когда нож намазывает его на хлеб. То, насколько легко оно течет, также зависит от температуры - возможно, вы столкнулись с каплями арахисового масла после того, как намазали его на теплый тост.
Странные жидкости вокруг нас
Наша повседневная жизнь - но не ручная кладь в самолете - наполнена веществами, которые представляют собой неожиданные жидкости. В общем, если он может течь, это жидкость. И в конце концов он примет форму контейнера.
Некоторые удивительные жидкости соседствуют по кухне с арахисовым маслом, например, взбитые сливки, майонез и тесто для печенья. Вы найдете другие в ванной, как зубная паста. Мир природы является домом для других странных жидкостей, таких как лава, оползни, лавины и зыбучие пески.
Гравий можно считать текучим. Отдельные частицы представляют собой твердые вещества, но набор частиц гравия можно высыпать и заполнить контейнер - это то, что называется гранулированной жидкостью, потому что она обладает жидкостными свойствами. То же самое можно сказать о хлопьях, высыпанных из коробки, или о сахаре в миске.
Движение на оживленном шоссе, и люди вытекают из переполненного спортивного зала.
Кошку, лежащую на солнце, можно даже считать жидкостью, когда она расплющится и заполнит свою кожу, похожую на контейнер. Сонные, расслабленные собаки, белки и даже обезумевшие младенцы могут соответствовать определению жидкости.
Жидкости - это один из видов жидкости
Теперь вы можете возразить: но TSA не назвало арахисовое масло жидкостью, они сказали, что это жидкость!
Жидкости делятся на две основные категории: газы и жидкости. И газы, и жидкости можно деформировать и наливать в сосуды, и они примут форму своего сосуда. Но газы можно сжать, а жидкости - нет, по крайней мере, с трудом.
Арахисовое масло можно налить в контейнер, после чего оно деформируется или примет форму контейнера. И каждый 5-летний ребенок знает, что арахисовое масло не сжимается. Когда они смешивают свои PB&J или крекеры с арахисовым маслом, арахисовое масло не становится меньше. Нет, он выплескивается из стороны в сторону и им на руки.
Итак, вердикт арахисовой пасте: вкусная жидкость.
Если вы планируете приготовить бутерброд PB & J во время полета, рассчитывайте взять с собой менее 3,4 унции (100 миллилитров) жидкого арахисового масла. То же самое касается и его жидкого родственника - желе.
Тед Хайндель - профессор термологии Берглса и директор Центра исследований и обучения многофазным потокам в Университете штата Айова.