כשיוצקים דבש מן הצנצנת, למשל, על פרוסת לחם או צלחת, נמשך מן הצנצנת "חוט" סמיך ורציף של דבש, וכאשר הוא פוגע בפרוסה, הוא מסתלסל ונערם בערימה על המשטח. אם לא נזיז את הצנצנת או את פרוסת הלחם, תתקבל תוך דקות ערימה קטנה וסלילית של דבש על הפרוסה. מים, לעומת זאת, ייקוו בכלי אליו מזגנו אותם, ויקבלו את צורתו. נמצא גם, שבתנאים מסויימים, כמו למשל, מים שמטפטפים מברז דולף או נמזגים מגובה של יותר מעשרה סנטימטר, "חוט" המים הרציף נשבר לטיפות בודדות. לעומת זאת, דבש נוזל בחוטים דקים ארוכים ועמידים, שיכולים להגיע אף לאורך של מטר אחד לפני שהחוט יינתק. מדוע זה קורה? הבדל מרכזי בין מים לדבש נובע מהבדלים בצמיגות שלהם.

צמיגות היא המדד להתנגדות של נוזל, או גז, לזרימה. לנוזל צמיג – כמו דבש או שמן – יש התנגדות גבוהה לזרימה, או חיכוך יותר גדול, והוא זורם לאט יותר מאשר נוזל בעל צמיגות נמוכה – כמו מים. כדי להבין את החיכוך אפשר לדמות את הנוזל הזורם כשכבות חומר שמחליקות זו על פני זו. ככל ששכבה אחת מחליקה מהר יותר על-פני שכבה אחרת, כך החיכוך בין השכבות גבוה יותר, ולנוזל יש יותר התנגדות לזרימה. לדוגמא, כשמוציאים יד מחלון מכונית נוסעת, מרגישים התנגדות גדלה והולכת ככל שמהירות הנסיעה מהירה יותר. ואשר לטפטוף, ככל שהנוזל יותר צמיגי, הוא מאט את ההגברה של תנודות או גלים קטנים שמובילים בסוף ליצירת טיפות ושבירת החוט.

גורמים שמשפיעים על הצמיגות של נוזל הם הטמפרטורה והלחץ או הכוח המופעל עליו. כשמחממים נוזל, המולקולות שלו מתחילות לנוע מהר יותר. אנרגית התנועה מתגברת על הכוחות שמושכים את המולקולות זו לזו, ומאפשרות לנוזל להיעשות יותר נוזלי, וכך יורדת הצמיגות שלו. כך, דבש יהיה פחות צמיג ככל שנחמם אותו. אך עדיין, גם בטמפרטורות מאד גבוהות, הוא יהיה סמיך ממים. זאת הודות לרמות הסוכר הגבוהות שהוא מכיל, ולקשרים החזקים בין מולקולות הסוכר (קשרי מימן).

כשמפעילים על נוזל כוח, נוצר בו עיוות, צורתו משתנה. במקרים שבהם הפעלה של מעט כוח גורם לעיוות קטן, והפעלה של הרבה כוח גורמת לעיוות גדול, הצמיגות לא משתנה. נוזל כזה נקרא נוזל, או זורם, ניוטוני, על-שם המדען אייזק ניוטון, שחקר רבות נוזלים ותכונותיהם. הוא הגדיר מים כ"נוזל אידיאלי". מים ממשיכים לזרום כרגיל ללא קשר לכוחות שפועלים עליהם, כמו ערבוב בכפית, או ערבוב עם חומרים אחרים. הצמיגות שלהם לא משתנה. לעומת זאת, בנוזל כמו דבש, הצמיגות כן משתנה עם הלחץ. נוזל כאלה הוא נוזל, או זורם, לא-ניוטוני. דוגמאות לנוזלים לא-ניוטוניים כוללות קטשופ, יוגורט, ופודינג, וכן דם ובוץ. הם לא מתנהגים לפי הגדרת ניוטון לנוזל אידיאלי.

נוזלים אלה מגיבים להפעלת לחץ עליהם בדרכים שונות. חלקם ישנו את צמיגותם כתוצאה מכמות הלחץ שמופעל עליהם, ואחרים כתוצאה ממשך הזמן שהלחץ מופעל. במקרה של תערובת קורנפלור ומים, הצמיגות גדלה ככל שמפעילים עליה יותר לחץ, והיא נעשית יותר דומה למוצק. במקרה של קצפת, הצמיגות גדלה עם הזמן – ככל שמקציפים יותר זמן, היא נעשית יותר סמיכה. וישנם נוזלים לא-ניוטוניים שנעשים דווקא  נוזליים יותר ככל שמופעל עליהם לחץ, כמו דבש, קטשופ, או רוטב עגבניות, כלומר, הצמיגיות שלהם קטנה עם הלחץ.

התנהגות הנוזלים הצמיגיים מורכבת, ונחקרת מזה שנים רבות. בין השאר, צורת הסלילים שיוצרים הדבש ונוזלים דומים, מושכת הרבה עניין. למתעניינים להעמיק בנושא, מומלץ לצפות בסרטון של דסטין סנדלין מגיש Smarter Everyday המסביר את הכוחות שמובלים להסתלסלות הדבש, ולקרוא, למשל, את המחקר  מ- 2015 שהתעמק בצורות שיוצרים נוזלים צמיגיים שונים שמטפטפים על משטחים נעים. מעבר לסיפוק הסקרנות על המורכבות והיופי בעולם, החוקרים אומרים שהבנת התהליכים המשפיעים על אופן הטפטוף של נוזלים אלה יעזור לבניית ולשיפור תהליכים תעשייתיים כמו ייצור חוטים אופטיים, שבהם מושכים חוטים ארוכים של נוזל צמיג, כמו זכוכית מותכת, לסיבים ארוכים. הסבר על מטרות המחקר וממצאיו, כולל סרטון המדגים את הצורות שיוצרים הנוזלים, אפשר למצוא פה.

לקריאה נוספת:

Brun, P.-T. et al., (2015) “Liquid Ropes: A Geometrical Model for Thin Viscous Jet Instabilities” Phys. Rev. Lett. 114, 174501

Jennifer Chu, Simplified model predicts patterns that form from honey-like fluids, Phys.org, April 23, 2015

 דבש כמציל חיים

כתרים רבים נקשרו לסגולות הריפוי של הדבש, הן כמזון והן לשימוש חיצוני על פצעים [ראו: "איך דבש הורג חיידקים"]. זאת, בעיקר הודות להרכבו הכימי. כעת נמצא שהשילוב של צמיגיות הדבש עם היותו חומצי (דרגת החומציות של דבש, ה- pH שלו, היא 3-4.5) יכול להציל חיים. זאת, במקרים של בליעת סוללות כפתור, הסוללות הקטנות העגולות שנמצאות במכשירי חשמל רבים, על-ידי ילדים קטנים. תוצאת הבליעה של הסוללות עלולה להיות הרת אסון, שכן נוצרת בוושט תמיסה מאד בסיסית [בסיס הוא ההפך מחומצה], שמאכלת את הרקמות. פינוי מיידי לבית-חולים וסילוק הסוללה מהגוף בדחיפות, תוך שעתיים מרגע הבליעה, הם קריטיים.

צוות מומחי אף-אוזן-גרון בבית-החולים לילדים פילדלפיה בארה"ב, חיפש אחר טיפול שאפשר לתת עוד בבית ובדרך לבית-החולים, ובמרפאה בעת ההמתנה לטיפול. החוקרים בדקו משקאות ביתיים שהם חומצות חלשות טעימות לילדים, כמו מיץ תפוחים, מיץ תפוזים, משקאות ספורט ומשקאות תוססים, וכן נוזלים צמיגיים כמו דבש וסירופ מייפל, ואת התרופה סוקרלפאט sucralfate (משווקת בארץ בשם אולסניק אולסניק), המשמשת לטיפול בריפלוקס חומצי ובכיב קיבה. הם השוו את יעילותם בנטרול הסביבה הבסיסית ובתפקודם כחיץ שמגן על הוושט מהסוללה.

בניסויים בחיות מעבדה, in vitro ו-in vivo (במבחנה ובחיים), נמצא שהחומרים היעילים ביותר היו דבש והתרופה אולסניק. אלה עזרו לפציעות להיות שטחיות יותר ולהישאר מקומיות. בעקבות תוצאות המחקר, המלצת החוקרים במקרה בליעה של סוללת כפתור, היא לתת לילד דבש מיד בבית ובאופן שוטף בדרך לבית-החולים, ובבית-החולים לטפל בעזרת התרופה. לתשומת-לב: החוקרים מזהירים שיש להימנע מכך אם חושדים שלילד יש אלח-דם או נקב בוושט, אם יש לו אלרגיה ידועה לדבש, או אם הוא בן פחות משנה (עקב חשש לבוטוליזם). כמובן, מניעה תמיד עדיפה על טיפול לאחר מעשה, וחשוב להקפיד שסוללות כאלה יהיו מראש הרחק מהישג ידם של ילדים.

לקריאה נוספת:

Rachel R. Anfang, Kris R. Jatana, Rebecca L. Linn, Keith Rhoades, Jared Fry, Ian N. Jacobs. pH-neutralizing esophageal irrigations as a novel mitigation strategy for button battery injury. The Laryngoscope, 2018; DOI: 10.1002/lary.27312

https://www.sciencedaily.com/releases/2018/06/180611133815.htm