Reologia sticlei și a fluidelor lente · 1927–2026

Nouă picături într-un secol

Dacă lovești o bucată de smoală cu ciocanul la temperatura camerei, se sfărâmă instantaneu în așchii lucioase, exact ca sticla. Dacă o lași într-o pâlnie sub propria greutate, curge ca un lichid newtonian de 230 de miliarde de ori mai vâscos decât apa. Din 1927 până astăzi, din pâlnia Universității din Queensland au căzut doar nouă picături.

230 mld. raportul de viscozitate dintre smoala de huilă și apa pură

9 picături căzute în 99 de ani de observație continuă

13,4 ani durata de formare a celei mai lente picături (nr. 9, 2014)

0 oameni care au văzut desprinderea cu ochiul liber în laborator

Reometrul din Queensland

În 1927, profesorul Thomas Parnell a încălzit un eșantion de smoală de huilă și l-a turnat într-o pâlnie de sticlă sigilată, lăsându-l trei ani să se așeze și să scape de bulele de aer. În octombrie 1930 a tăiat tija inferioară a pâlniei, deschizând calea gravitației.

Ajustează cursorul de timp pentru a urmări formarea geometrică a meniscului de smoală prin tija de 9,4 milimetri, de la prima bombare lentă până la subțierea critică a gâtului capilar.

Timp scurs în ciclu 12,3 ani (148 luni)

Temperatura mediului 20°C

Stadiul de deformare

Faza 3: Gâtul capilar (Anii 9–13)

Instabilitatea Rayleigh-Plateau subțiază gâtul superior într-un filament fin de smoală, în timp ce bulbul inferior atârnă suspendat.

Cronologia celor nouă căderi

Până în 1988, laboratorul de fizică din Brisbane a funcționat fără aer condiționat. Verile toride din Queensland încălzeau clădirea la peste 30°C, scăzând viscozitatea smolei și menținând intervalul dintre picături la o medie de opt ani și două luni. Odată cu instalarea climatizării la 21–22°C, timpul de formare a crescut la peste doisprezece ani.

Apasă pe oricare dintre intrări pentru a vedea detaliile fiecărei căderi:

Picătura 1 Decembrie 1938 Prima desprindere înregistrată de Thomas Parnell după 98 de luni. 8 ani și 2 luni

Picătura 2 Februarie 1947 Cădere în timpul verii australe, la 9 ani de la prima picătură. 8 ani și 2 luni

Picătura 3 Aprilie 1954 Cea mai rapidă cădere documentată: doar 86 de luni de acumulare. 7 ani și 2 luni

Picătura 4 Mai 1962 John Mainstone preia custodia, dar ratează prima sa picătură din cauza orelor de curs. 8 ani și 1 lună

Picătura 5 August 1970 Desprindere nocturnă în vitrina nesupravegheată a departamentului. 8 ani și 3 luni

Picătura 6 Aprilie 1979 Mainstone a lipsit duminica din campus. Picătura a căzut în absența oricărui martor. 8 ani și 8 luni

Picătura 7 Iulie 1988 Custodele a ieșit din birou cinci minute pentru o cafea. La întoarcere, picătura era desprinsă. 9 ani și 3 luni

Picătura 8 Noiembrie 2000 Camera web montată special a suferit o pană tehnică de 20 de minute exact la desprindere. 12 ani și 4 luni

Picătura 9 17 Aprilie 2014 A atins fundul paharului după 161 de luni și a fost separată la schimbarea cupei pe 24 aprilie. 13 ani și 5 luni

Picătura 10 2014–prezent În formare de 12 ani. Gâtul capilar s-a subțiat, iar căderea este iminentă. 12 ani și 4 luni (în curs)

Numărul Deborah și scara materiei

Comportamentul smolei depinde de timpul în care este observată. În reologie, această relație este cuantificată prin numărul Deborah (\(De = \tau / T_{\text{obs}}\)), raportul dintre timpul de relaxare internă al moleculelor (\(\tau \approx 10^5\) secunde, adică aproximativ o zi) și scara temporală a evenimentului (\(T_{\text{obs}}\)).

La impactul scurt cu un ciocan (\(T_{\text{obs}} \approx 1\text{ ms}\)), numărul Deborah depășește \(10^8\), iar materialul reacționează prin fractură sticloasă rigidă. Sub forța gravitațională exercitată pe parcursul unui deceniu (\(T_{\text{obs}} \approx 3 \times 10^8\text{ s}\)), numărul Deborah coboară la \(0,0003\), iar structura moleculară are timp să curgă liber.

Scara universală a viscozității
Substanță	Viscozitate dinamică (\(\text{Pa}\cdot\text{s}\))	Timp de scurgere pentru 100 ml (orificiu 5 mm)	Comportament mecanic
Heliu lichid (He II, 2 K)	1,0 × 10⁻⁵	0,001 secunde	Superfluiditate cu rezistență internă aproape nulă
Apă pură (20°C)	1,0 × 10⁻³	0,1 secunde	Referința de bază a fluidității cotidiene
Ulei de măsline (20°C)	8,4 × 10⁻²	8,4 secunde	De 84 de ori mai vâscos decât apa
Miere polifloră (20°C)	1,0 × 10¹	16 minute și 40 de secunde	De 10.000 de ori mai vâscoasă decât apa
Pastă de dinți (în repaus)	1,0 × 10²	2 ore și 46 de minute	Fluid plastic Bingham: curge doar sub presiune mecanică
Smoală de huilă (Parnell, 20°C)	2,3 × 10⁸	729 de ani	De 230 de miliarde de ori mai vâscoasă decât apa; solid casant la șoc
Gheață glaciară (-5°C)	1,0 × 10¹³	31,7 milioane de ani	Curgere plastică lentă pe versanții văilor montane
Mantaua superioară terestră	1,0 × 10²¹	3.170 de miliarde de ani	Convecție termică în rocă solidă ce deplasează continentele

Ceasul de smoală al vieții tale

Cât de mult s-a mișcat pâlnia din Queensland de când te-ai născut? Introdu anul nașterii pentru a calcula câte picături au căzut de-a lungul vieții tale.

Anul nașterii tale:

2 picături

În cei 31 de ani de viață ai tăi, pâlnia de smoală din Queensland a picurat de exact 2 ori. De la ultima picătură din aprilie 2014, picătura a zecea se alungește neîntrerupt de 12 ani.

Notă de calcul și surse

Măsurătorile de viscozitate și geometria pâlniei provin din lucrarea de referință a lui R. Edgeworth, B. J. Dalton și T. Parnell, „The pitch drop experiment”, European Journal of Physics 5 (1984): 198–200, precum și din jurnalele de laborator ale Universității din Queensland actualizate de John Mainstone și Andrew White (2014–2026). Debitul volumetric este calculat prin ecuația Hagen-Poiseuille pentru curgere laminară: \(Q = \frac{\pi \rho g h r^4}{8 \eta L}\), cu raza tijei \(r = 4,7\text{ mm}\), lungimea tijei \(L = 30\text{ mm}\) și densitatea smolei \(\rho = 1.100\text{ kg/m}^3\).

↑ Înapoi sus