Hogyan érdemes a ketchupot önteni? Mindennapi fizika

Portrait girl putting ketchup on pastas.

Vagy nem jön semmi, vagy robban, de sose lesz annyi, amennyit szeretnénk. Ez nem a mi hibánk, hanem a ketchupé.

A ketchup ugyanis nem tudja eldönteni, hogy valójában micsoda. Néha folyadékhoz, néha inkább szilárd testhez hasonlít, emiatt olyan körülményes a kezelése. Így viselkedik a fogkrém, a vér és néha az ajándék kínai csípős-savanyú leves is. Ezek mind nem-newtoni folyadékok, kényes viszkozitással.

Viszkozitás?

A viszkozitás a folyadékokban és gázokban fellépő belső súrlódás. Azt mutatja, hogy mennyire nehezen csúsznak el egymás mellett a folyadékrészecskék. Az olajnak és a méznek például nagyobb a viszkozitása, mint a víznek. Ezeknél is nagyságrendekkel nagyobb a betonnak, vagy az üvegnek, amelyek szintén folyékonyak. Megadja tehát, hogy mennyire híg vagy sűrű a folyadék, de mégsem szabad összekeverni a sűrűséggel, a kettő csak látszólag hasonlít. A higany több mint tízszer olyan sűrű mint a víz, viszkozitásuk viszont hellyel-közzel megegyezik.

Folyadékká törik

A newtoni folyadékok egyszerűek. Ilyen a víz, az olaj, sőt még az üveg is. Viszkozitásuk nagyjából állandó, az anyagi tulajdonságokon túl leginkább a hőmérséklettel függ. Ez könnyen ellenőrizhető, a méz viszkozitása például látványosan változik a hőmérséklettől függően - minél melegebb, annál hígabb. A nem-newtoni folyadékok viszont függenek más tényezőktől is, például a rájuk gyakorolt erőhatás gyorsaságától. A nem-newtoni folyadék olyan, mintha lusta lenne, nem követi elég gyorsan a rá gyakorolt erőhatást, nem eszmél rá azonnal, hogy folyadékként kéne viselkednie. Emiatt ezek a folyadékok képesek arra, hogy akár járni is lehessen rajtuk.

Az éttermek gyakran jobban kedvelik a nehezebben kezelhető, de elegánsabb üveges ketchupot Forrás: Garry Knight - Flickr

Ilyen a ketchup is. A víz, ecet és cukor mellett apró paradicsom-részecskékből áll, ezek kölcsönzik a szokatlan viselkedést. Amikor nyugalomban van, akkor a ketchup úgy viselkedik, mintha szilárd lenne - ekkor nagyon nehezen önthető. Ha kicsit felrázzuk, mozgásra bírjuk, erőhatásnak tesszük ki, akkor viszont akár ezerszer is hígabbá válhat és erőszakosan szétterülhet a tányéron. Nehéz eltalálni, hogy hol törik meg a ketchup.

Hogyan öntsem?

A ketchup new-newtoni viselkedésének pontos magyarázata a mai napig nem teljesen tisztázott, de vannak elméletek. A paradicsom-részecskék cukros-ecetes-fűszeres vízben lebegnek. Az egyik elmélet szerint, ha egy határozott és gyors erőhatás éri az üveget, akkor a paradicsom-részecskék hirtelen gömb alakból laposabb, szivar alakúvá nyomódnak. Ezek utána sokkal könnyebben tudnak mozogni az oldatban, a viszkozitás csökken. Ugyanazt csinálják, mint amikor mi oldalazva próbálunk átpaszírozódni egy nagy tömegen.

A mustár úgynevezett Bingham-folyadék, ha nincs erőhatásnak kitéve, akkor csupán szilárd halmazállapotú, kanalazható Forrás: Picture-Alliance/AFP/Frank Duenzl

A másik elmélet szerint ha hosszan fejtünk ki lassú erőhatást az üvegre - vagyis ide-oda lengetjük az üveget - akkor a paradicsom-részecskék középre sűrűsödnek, a víz pedig inkább a falhoz szorul. Ekkor a víz kenőanyagként funkcionál, a paradicsomrészecskék pedig azt vízi csúszdaként használva könnyen kisiklanak alul. Az is lehet, hogy a lassú rázástól kicsit csomósodni kezdenek a paradicsom-részecskék és ez változtatja meg a viszkozitást.

De én nem üveges ketchupot használok

Valamivel jobb a helyzet, ha műanyag csomagolású ketchupot használunk, de a jelenség ilyenkor is fennál, főleg ha precízen szeretnénk kimérni. A csillag alakú vagy a membrános adagolónál is át kell szakítani azt a határt, ahol folyékonyabbá válik a ketchup, és megindulhat a paradicsomfolyam. Amikor az egyre erősebb szorítás miatt végül elértük ezt a határt, akkor a hígabb folyadéknak már túl nagy az az erő, amivel eddig nyomtuk, így a kívántnál több ketchup fog kijönni.

A profik szerint üveges ketchupnál öntés közben a nyak és a test találkozásánál kell ütögetni a 45 fokban tartott üveget. A legenda szerint ezt a pontot mutatja a Heinz által stratégiailag elhelyezett 57-es szám is. Ekkor rázás és frusztráció nélkül megszelídíthető a folyadék/szilárdtest.

Minden folyadéknak van viszkozitása?

Majdnem. Mínusz 269 C°-on (az abszolút nulla fölött néhány fokkal) a hélium ugyanúgy viselkedik, mint minden más folyadék, alatta viszont radikálisan átalakul. Látszólag ellentmond a gravitáció és a felületi feszültség törvényeinek is. Nem folyékony többé, nem szilárd és nem is gáz, hanem szuperfolyékony. Ilyen állapotban nem lehet semmilyen edényben tárolni - felmászik annak a falán, majd az alján lecsöppen. Ha szökőkutat csinálunk belőle, az örökké fenntartja magát. Ekkor ugyanis az összes héliumatom eléri ugyanazt a létező legalacsonyabb energiaállapotát és elkezd egyetlen nagy “atomként” viselkedni. Úgynevezett Bose-Einsten kondenzátum válik belőle. Ekkor láthatóvá válik a kvantummechanika.