Scienceshow/Vejledninger/Kartoffelmelsmassen

Formål

Med lidt Maizena kan man lave en fantastisk masse der er flydende og fast på samme tid - man kan kun blive facineret af at lege med den.

Dette forsøg kan laves i lille målestok eller i en mega-udgave.

Materialer

Ingredienser:

Maizena eller kartoffelmel
Vand

Materialer:

Vand og viskestykker

Evt. enzymholdigt vaskepulver

Til den almindelige udgave af forsøget benyttes

Petriskåle, vejebakker eller andre små skåle
Teskeer

Til mega-udgaven benyttes

En stor metalbakke, ca. 70 x 110 cm med et par cm’s kant – en stor vaskebalje kan også bruges.
En stor grydeske
En gulvspand

Fremgangsmåde

Ca 40% Vand og 60 % maizena/kartoffelmel blandes. Man tager en portion mel og tilsætter vand lidt ad gangen under omrøring indtil man har den rigtige konsistens. Den rigtige konsistens er når maizena-massen ser flydende ud, men ved kraftig omrøring føles den helt fast.

I den lille forsøgsversion rører man ca. 40 g mel op med lidt vand i en lille skål. Det kan sagtens gøres på forhånd.

Mega-versionen: Forberedelse inden publikum kommer eller mens de er ved at blive underholdt med noget andet:

4-5 pakker maizena blandes i spanden med ikke for meget vand til man opnår den rigtige konsistens (se herover). Det kan godt tage lidt tid og kræfter at røre op.

Under showet: Man hælder den sidste pakke maizena og noget mere vand i spanden og rører, mens publikum ser på. Blandingen hældes ud i bakken/baljen, og så kan man nok selv finde på at underholde.... Det anbefales at lokke en fra publikum til at smide strømper og sko og gå op i bakken med maizenamassen. Derefter overtales vedkommende til at prøve at skifte mellem at stå stille eller hoppe/steppe i bakken. Forsøgspersonen giver on-site reportage om oplevelsen.

Hvad sker der?

Hvis mel-vand blandingen er blandet i et fornuftigt forhold, oplever man et fænomen som på engelsk kaldes shear thickening, dvs. at massen bliver tykkere når man øger forskydningskraften på væsken. Jo hurtigere man rører i massen, (f.eks. ved at man nulrer lidt af massen mellem hænderne eller hopper i den), jo fastere bliver den. I det aktuelle tilfælde med maizena/kartoffelmel-vand blandingen skyldes denne shear thickening, at melet består af stivelseskorn som, selvom de er små, har form som aflange cylindriske partikler. Når man skubber til mel-vand massen langsomt, kan stivelsespartiklerne nå at orientere sig i forhold til hinanden, dvs. de kan dreje sig og glide forbi hinanden så massen bliver flydende – viskositeten er lav. Når man påvirker massen hurtigt/med stor kraft, kan partiklerne ikke nå at flytte sig i forhold til hinanden, og de låser sig fast i en gitterstruktur, og massen bliver fast – viskositeten stiger.

Perspektivering

Forsøget kan bruges til at illustrere et ikke-newtonsk fluid. En newtonsk fluid er en væske, hvis viskositet er uafhængig af forskydningskraften eller flydehastigheden. Vand er et rigtig godt eksempel. En ikke-newtonsk væske er en væske, hvis viskositet afhænger af flydehastigheden. I tilfældet med maizena/kartoffelmel stiger viskositeten med flydehastigheden. For f.eks. ketchup og dressing er det lige modsat – de fleste har prøvet at vende bunden i vejret på ketchupflasken og ventet længe på at der skulle komme noget ud – og så ups, kommer det hele på en gang. I det tilfælde falder viskositeten med stigende flydehastighed, hvilket gør at ketchuppen flyder endnu hurtigere. Mange polymerer opfører sig ikke-newtonsk og i industriel sammenhæng er det ret væsentligt at kende flydeegenskaberne af sin væske. F.eks. kan man få problemer med at pumpe et produkt rundt i produktionssystemet, hvis flydehastigheden falder f.eks. pga. en defekt pumpe. I human-biologien kan man betragte blodårerne som rør og hjertet som en pumpe. Plasma er næsten en newtonsk væske (viskositet = 2,0cP versus 1,0cP for vand), men ved forhøjet hæmatokrit-værdier (stor koncentration af røde blodlegemer) bliver det primært en ikke-newtonsk fluid, i stil med når man har tilsat tilstrækkeligt maizenamel til vandet. Dette betyder at hvis man har brug for et højt blodtryk, for eksempel hvis man dyrker motion, så bliver dette tykke blod sværere at bevæge rundt i kroppen end hvis blodtrykket er lavt. Herved er der stor risiko for at hjertet står af. Derfor kombinerer man ofte EPO erythropoietin (og lign. hormonbehandlinger, der øger hæmatokrit-værdien) med blodfortyndende medicin når man giver/tager doping.

Show noter

Uanset om man laver den lille eller den store version, så er det en ret god ide at være forberedt på noget rengøring med vand og klud/moppe. Forsøget sviner nemlig let en del når man får klasket mel og vand rundt omkring.
Hvis man laver mega-versionen er det en god ide at have en balje med vand og nogle viskestykker klar til at tørre fingre og tæer i.
Man skal være forberedt på selv at hoppe i badet, hvis ikke der er nogen fra publikum der vil.
Det tager overraskende lang tid at røre 4 pakker maizena op med lidt vand, så start i god tid.
Hvis du laver mega-versionen så sørg for at der er tid til at alle fra publikum kan se og evt. prøve (det kan nemt tage 15 min. eller mere) – det er en publikumsmagnet.
Det er en rigtig dårlig ide at hælde en hel masse maizena/kartoffelmelsblanding ud i vasken – den stopper til! Skovl i stedet massen ned i en sort plastiksæk. Har man travlt med at komme væk fra showstedet, kan metalbakken komme i en affaldssæk med melmasse i og så kan man rydde op hjemme.
Når man har haft det sjovt længe nok med maizena/kartoffelmelsblandingerne, kan man evt. tilsætte lidt vaskepulver og røre rundt. Man vil da opleve, at massen bliver tyndere. Det skyldes, at vaskepulveret indeholder stivelsesnedbrydende enzymer som derfor bryder strukturen i stivelsesmolekylerne som giver den omtalte effekt af et ikke-newtonsk fluid.

Sikkerhed

Sikkerhedsklasse

Ufarlig

Påkrævet sikkerhedsudstyr

Showfolk: Evt. kittel Tilhørere: -

Sikkerhedsmomenter

Det farligste element er, at for mange mennesker bliver for ivrige og risikerer at falde i maizenabadet. Især hvis der er mange børn og barnlige sjæle blandt publikum. Man kan glide i maizenamassen.

Kemikaliedeklaration:

Maizena og kartoffelmel er ufarligt. Dog skal man undgå for meget støv i luften.
Der findes nogle få mennesker som er mel-allergikere og det kan være ret farligt for disse mennesker at komme i nærheden af mel. Dette skal man specielt være opmærksom på hvis man laver blandingen under showet. Disse mennesker ved det dog normalt godt selv, og sørger for at råbe op eller passe på. Der er ikke gluten i maizena-/kartoffelmel, så glutenallergikere er ikke i farezonen.

Affaldshåndtering: Alt kan kommes i håndvask, hvis man sørger for at skylle grundigt efter så afløbet ikke stopper til. Alternativt (og bedre) kommes alt i affaldet i en sort affaldssæk.

Andre beskrivelser

Tak til Polymercentret - mere information om polymerer og ikke-newtonske væsker kan findes her

Dette open-source materiale kan findes på Wiki-bogen om Science Shows på (http://da.wikibooks.org/wiki/Scienceshow)