“人們[體驗到]流體元素是……尚未凝固但仍對外在影響保持開放。”——《敏感的混沌:水和空氣流動的創造》,作者 Theodor Schwenk;Rudolf Steiner Press,1965年
番茄醬以難以從瓶中倒出而聞名,即使瓶子裡還剩很多。事實上,所有液體食物——從紅酒到食用油——都會在容器中留下一些殘留物。原因與容器的潤溼性和物質的粘度有關。通常殘留物只是一層薄薄的薄層,但番茄醬會厚厚地粘附在瓶子內部。如果瓶子幾乎還是滿的,僅僅傾斜甚至倒置瓶子只會從瓶頸處倒出少量醬汁。然而,一旦番茄醬到了你的盤子裡,它就會分散並輕易鋪開。
要液化醬汁,你需要用力搖晃瓶子或用手拍打它。如果你不小心,最終會倒在你的食物上比你預期的要多得多。正如經驗豐富的使用者所知,搖晃後無需著急,因為效果需要一定的時間:你可以放鬆,取下瓶蓋並瞄準。
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番茄醬這種惱人的特性不可避免地引發了一個問題,即為什麼食品製造商未能解決這個問題。簡單的答案是,番茄醬是故意這樣設計的——不是為了惹惱人們,而是因為在某些情況下需要它。例如,應該在熱狗上塗上一條細細的番茄醬,這樣它就不會弄髒你的衣服——即使你正狼吞虎嚥地把它塞進嘴裡。然而,番茄醬也不應該太粘:每咬一口,醬汁都應該在你的嘴裡融化,而不需要咀嚼就能品嚐到。
在物理學 terms 方面,番茄醬透過搖晃、鋪展或食用而承受應力。底部質量在靜止時是粘稠的,它位於固體基底上,並透過粘附力或其他力固定在那裡,而上層則位於平行方向。在“牛頓”流體中,粘度與施加在流體單位面積上的壓力無關。在“非牛頓”流體(如番茄醬)的情況下,情況則不同:更大的力會降低粘度。
這種稱為剪下稀化的行為是由新增到醬汁中的聚合物引起的(醬汁是由番茄醬、糖和其他成分混合而成),聚合物以增稠劑的形式存在。聚合物是由原子長鏈組成的微觀複雜分子,它們會纏結並將能量釋放到周圍環境中。在這種狀態下,聚合物非常粘稠和粘稠。然而,施加足夠大的剪下力會提供能量,使聚合物分子伸展開並沿長度方向排列。鏈條現在很容易彼此滑過,宏觀上,結果是粘度降低。
一旦剪下力消退,番茄醬靜置後,聚合物分子會再次纏結並釋放能量。這個過程需要一段時間,這就解釋了為什麼醬汁在搖晃和剪下後不會立即重新凝固。
日常生活提供了其他剪下稀化物質的例子,例如洗髮水。少量洗髮水會非常緩慢地流入你的手掌,讓你有時間將它舉到頭上並揉搓到頭髮中。幾乎沒有任何阻力,因為起泡的剪下力使液體變稀。儘管洗髮水和番茄醬之間存在相似之處,但它們有一個顯著的區別:洗髮水在自身重量下可以自由流動,而番茄醬通常不會。熱狗上的一小滴番茄醬會保持原位。牆面漆和牙膏這兩種其他的非牛頓液體,在塗抹時也會保持原位。
如果某些流體的粘度會隨著剪下應力的增加而降低,那麼是否有其他流體的粘度會增加呢?事實上,一種常見的剪下增稠物質的例子可以在廚房中找到:玉米澱粉與水混合形成的糊狀物。這種混合物在適中的速度下很容易攪拌。但是,當速度加快時,混合物的粘度會增加,直到最終變得非常堅硬,以至於攪拌勺會被卡住。
這種澱粉-水混合物的行為類似於流沙。在輕柔的力作用下,沙粒彼此滑過,因為它們被水潤滑。突然的壓力會將水從間隙中排出,並將固體成分擠壓在一起,從而顯著增加阻力。與流沙一樣,澱粉分子也被一層水隔開。當強大的力將它們結合在一起時,混合物就會聚結。
食品工業已經找到了一種不同的方法來處理番茄醬令人煩惱的特性:這種調味品現在可以裝在軟塑膠瓶中。只需輕輕一擠就足以克服醬汁的阻力。這種解決方案無疑簡化了操作——但是從瓶子裡擠出醬汁的樂趣,以及乾淨利落地完成時的成就感,都消失了。
本文最初發表於《Spektrum der Wissenschaft》,並經許可轉載。
