آیا آزمایشگاه بسته است؟ به آشپزخانه بروید – ScienceDaily


مهندس مکانیک روبرتو زنیت تابستان سال 2019 را در تلاش برای حل مشکلی است که اکنون گریبانگیر گروه های علمی در سراسر جهان شده است: چگونه می توان آزمایش های عملی با پویایی مایعات را که معمولاً در آزمایشگاه های بسیار خوبی انجام می شود ، به خارج از دانشگاه منتقل کرد ؟ پس از حمله همه گیر ، محققان برجسته ای مانند زنیت روش های خلاقانه ای برای دانش آموزان برای کشف جریان در خانه پیدا کرده اند.

پاسخ زنیت در نهایت به پنکیک رسید. وی یک کلاس آزمایشگاهی در مورد دینامیک سیالات در دانشگاه براون تدریس می کند و یک آزمایش دانش آموزان را مجبور به اندازه گیری ویسکوزیته می کند ، که اغلب با اندازه گیری سرعت ریختن کره های کوچک در مایعات غلیظ و نشستن آنها به پایین انجام می شود. اما زنیت فهمید که نباید چنین کاری کند. آشپزخانه سرشار از مایعات چسبناک بود و تنها کاری که او باید انجام می داد انتخاب یکی از آنها بود.

چرا خمیر پنکیک نیست؟

این پاییز ، دانش آموزان در کلاس او ، هر جا که توقیف می شدند ، باید خمیر پنکیک را مخلوط می کردند ، آن را روی یک سطح افقی می ریختند و سرعت شعاع را اندازه می گرفتند. زنیت گفت: “با اندازه گیری سرعت رشد این لکه ها در طول زمان ، می توانید گرانروی برگشتی را محاسبه کنید.”

زنیت این آزمایش را در طی یک مین سمپوزیوم جریان آشپزخانه در هفتاد و سومین نشست سالانه انجمن فیزیکی آمریکا ، گروه دینامیک سیالات ، توصیف کرد. علاوه بر پروژه وی برای ویسکوزیته از طریق پنکیک ، این سمپوزیوم شامل تحقیقات جدیدی در مورد چگونگی مخلوط شدن مایعات با یکدیگر و نحوه درگیری آنها با ذرات جامد است (مانند خمیر یا خمیر). محققان دانشگاه کمبریج کشف های جدیدی را برای پرش های هیدرولیکی توصیف کرده اند – این حلقه های شگفت آور صاف آب که توسط تلاطم احاطه شده اند و درست زیر شیر آب آشپزخانه در حال شکل گیری است.

آندره موزیک ، مهندس شیمی ، فوق دکترا در دانشگاه استنفورد ، این سمپوزیوم را برگزار کرد. وی گفت: “آزمایش جریان آشپزخانه بسیار آسان است.” “شما برای استخراج اطلاعات بسیار مفید در مورد پویایی سیالات به تجهیزات کمی نیاز دارید.”

یان ورمانت ، مهندس ETH زوریخ ، گفت: آشپزخانه مکانی طبیعی برای جستجوی الهام است. وی گفت: “ما در آشپزخانه کارهای زیادی با مواد با رابط کاربری بالا انجام می دهیم.” “شما باید مایعات و هوا را مخلوط کنید ، امولسیون درست کنید و با حباب کار کنید. این یک مشکل بزرگ در پروژه های غذایی است و برای آشپزهای جهان شناخته شده است.”

ورمونت از کارهای اخیر گروه خود گزارش می دهد ، که با حل مشکل آبجو ، آن را به یک مشکل با مایع پویا تبدیل می کند. وی فیلمهای نازک را مطالعه کرد و در مطالعات اخیر پایداری کف موجود در آبجو و نان را مورد مطالعه قرار داد. وی گفت ، تولید کنندگان آبجو با بررسی ثبات کف ، روند تخمیر انواع جدید را بررسی می کنند. اما ، او گفت ، این روند بسیار “موج دار دستی” است. هنگامی که او شروع به مشاهده آبجو از دریچه پویایی مایعات کرد ، یک محیط تحقیقاتی غنی را کشف کرد.

حباب های آبجو حاوی طیف متنوعی از محیط هستند: جریان مویرگی ، فیلم صابون و تجمع پروتئین. وی گفت: “اساساً آنها همه سازوكارهایی را دارند كه می توان آنها را به عنوان مهندس طراحی كرد.” گروه وی با کمال تعجب دریافتند که اگرچه اکثر آبجوها کف دارند ، اما آبجوهای مختلف مکانیسم های مختلفی در پشت این کف ها دارند. برخی از کف ها مانند فیلم های صابونی عمل می کنند. دیگران شبکه های پروتئینی سالم را در سطح ایجاد می کنند.

ورمن گفت: “هر یک از آنها بر جنبه های مختلف مسئله تأکید دارند.” در کارهای بعدی ، گروه وی به طور مشابه به پدیده های سطحی موجود در نان ها نگاه کردند – و به همین ترتیب انواع رفتارها را یافتند. وی گفت: “آنها از این تنوع غنی از سازوكارها برای ایجاد ثبات در ساختارهای فوم برخوردارند.”

ورمانت گفت که کار فقط آبجو و نان نبوده است. همچنین می تواند به عنوان الهام بخش برای مواد جدید باشد. وی گفت: “ما می توانیم از این سیستم ها تقلید كنیم و می توانیم با همان اصول فوم های آبجو فوم درست كنیم” ، كه می تواند برای كاربردهایی از عایق اسپری گرفته تا فوم های محافظت از محصول مفید باشد.

در براون زنیت گفت که همه دانش آموزان با موفقیت آزمایش را به پایان نرسانده اند. وی گفت: “برخی از آنها توصیه های من را بیش از حد تحت الشعاع قرار دادند و آن را در تابه داغ انجام دادند.” پختن پنکیک باعث تغییر ویسکوزیته – یخ زدن خمیر درجا – شد که به این معنی بود که دانش آموزان هیچ داده قابل استفاده ای ندارند. (اما آنها صبحانه خوردند.)

وی گفت که روی آوردن به پنکیک در طی همه گیر شدن بیماری ، چشمهای خود را به روشهای مختلف آموزش ایده های اساسی مانند ویسکوزیته باز کرد. وی گفت: “در آزمایش های منظم ، شما این کره را در ظرف قرار داده و اندازه گیری می کنید.” او می گوید ، مایع به اندازه گیری می رسد. دانش آموز با خمیر مفهوم را تجربه می کند. “با پنکیک ، ویسکوزیته را احساس می کنید.”


منبع: packge-news.ir

Leave a reply

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>