不知道大家在刷牙时有没有注意过这样的现象,在挤牙膏的过程中,彩条是均匀的被挤出来的,并没有混合在一起,这到底是为什么呢?
其实,这要从静止状态和挤牙膏状态这两种情况下来分析。
静止的牙膏里的彩条不变色,主要是因为牙膏的流体物理性质和彩条所用的色素这两个因素。
牙膏既不是液体,也不是固体,而是一种宾汉流体,属于非牛顿流体。除了牙膏,血液、酸奶、蛋黄酱都是宾汉流体。宾汉流体的一个超强属性就是,在不受力,比如没有被挤压的情况下,它可以像固体一样基本不流动。而受到了一定程度的挤压后,宾汉流体才能开始流动。
因此当牙膏没有被挤的时候,彩条能保持比较稠密的状态,比较接近不能流动的固体,可以在牙膏管里互不干扰。
另外,在一般情况下,不同颜色的染料会发生渗色的现象。彩条牙膏的生产厂家为了防止彩条互相渗色,常用聚乙烯包裹染料,使它们变得稳定。
这就是静止的牙膏彩条不会混合的两大原因。
在挤牙膏的时候,彩条就会流动起来,变得更像液体而不是固体,这样它们才能从牙膏管子里流出。
当牙膏流动的时候,它就必须要符合一个流体力学规律——雷诺数。一种流体的粘度越大,它的雷诺数就越小;反之粘度越小,雷诺数就越大。雷诺数决定了液体是怎样流动的。
具体来说,如果雷诺数小于2100,那么液体将平行运动,不会搅和在一起,这种流动叫做层流;如果雷诺数大于4000,那么液体将互相混合,这种流动叫做湍流。
对于牙膏来说,它的粘度非常大,因此它的流动只能是层流。挤牙膏的时候,位于边缘的彩条和中间的白条一起平行流出,所以挤出来的牙膏彩条也不会混合在一起。
当然了,牙膏和粘度较小的水混合后,雷诺数蹭蹭上涨,所以彩条的颜色就会混在一起,水乳交融了。
最后,因为不同颜色的彩条有相同的流速(它们的流变学性质相同),因此可以保证挤到最后也不会出现某种彩条被首先挤完的情况。