为什么彩条牙膏的颜色不会混合？天天刷牙，你可能还不太了解牙膏

牙膏是我们非常熟悉的日用品之一，因为我们每天都要刷牙，每天都要挤牙膏。

说到挤牙膏，你是否想过，为什么牙膏必须被挤压才会出来，为什么不能倒出来？

还有，我们可能对这一极其平常的物品甚至缺乏更多的认识，比如，牙膏是液体还是固体？

已有的物质形态知识可以让我们很容易说出哪些东西是液体，哪些是气体或固体，但对于牙膏似乎没有合适的描述。

那么，牙膏到底是什么东西呢？

牙膏原来是非牛顿流体

牙膏属于非牛顿流体，更具体地说应该是属于宾汉流体，宾汉流体是非牛顿流体中的一种。

非牛顿流体在物理学中的定义是不满足牛顿黏性实验定律的流体，即其剪应力与剪切应变率之间不是线性关系的流体。

而我们可以简单的理解为非牛顿流体是一种“吃软不吃硬”的流体，你速度越快，它会越硬，你速度放慢，它则表现得很软。

轻功水上漂虽然没人能在水中做到，但在非牛顿流体中这种武林神技是完全可以实现的。

绝大多数生物液体，也就是生物体内的液体都属于非牛顿流体，像血液，淋巴液，细胞质等。

我们熟知的石油，油漆，豆浆，蛋清，融化了的巧克力以及面团其实也都是非牛顿流体，揉过面的朋友应该深有体会。

宾汉流体又被称为宾汉塑性流体或宾汉塑料，它是一种特殊的非牛顿流体，生活中常见的例子就是牙膏和油漆。

它的特殊之处在于：当它所受到的力达到某一临界值时，它才会开始流动。而低于这个临界值时，它则是普通的弹性体。

这个描述是不是与我们平时挤牙膏的经历完全相符合呢！

有的牙膏很容易挤出来，而有的就比较费劲了，这是因为不同牙膏它们所需要的力的临界值不一样。

当然，基本上所有的牙膏的重力都是比它的临界值小的，这也是为什么牙膏不会流出来的原因。

同样的道理，涂刷在物体表面的油漆也不会轻易地流下来。所以我们必须用刷子将它均匀的涂抹开来。

彩条牙膏的颜色为什么不混合？

彩条牙膏的不同颜色是在生产时按不同的比例灌进去的，即使是挤出的牙膏，不同颜色的位置依然整整齐齐。

上面说过，宾汉流体的基本特性是受力时会流动，不受力时则呈普通弹性。静止的时候，也就是不挤牙膏时，牙膏呈现普通弹性，这种状态其实更类似于固体，所以不同颜色基本上不会混合。

而且，厂家为了防止不同颜色会相互渗入，还在牙膏里添加了一种高分子试剂，这样牙膏就更不容易混合了。

静止的牙膏颜色不混合很容易理解，为什么挤出的牙膏不同颜色依然不会混合呢？

图为：雷诺数计算方程式

这其实与流体的流动有关。

流体的流动一般具有层流和紊流两种形式，从字面就可以理解，前者是“有层次的流动”，而后者是“紊乱的流动”。

牙膏被我们挤出来的过程就属于层流，因为是有层次的流动，所以它的各部分依然是各居其位，整整齐齐。

层流与紊流都是流体力学中的概念，如何区分一种液体的流动是层流还是紊流呢？

这就要用到雷诺数了。

雷诺数是流体的惯性力与粘性力的比值。当比值较小时，说明粘性力比惯性力的影响大，反之说明惯性力比粘性力的影响大。

前一种情况下流体的流动稳定，呈现层流，后一种情况下流体的流动不稳定，呈现紊流。

对于管道中的流体，雷诺数小于2300的流动是层流，雷诺数等于2300～4000为过渡状态，雷诺数大于4000时的是湍流。

牙膏被挤出的过程相当于在管道中流动，我们可以推测牙膏的雷诺数是小于2300的。

非牛顿流体是固体还是液体？

既然牙膏是非牛顿流体，那我们问非牛顿流体是液体还是固体，比牙膏是固体还是液体更有意义。

非牛顿流体是固体还是液体，这个问题就像液晶是固体还是液体一样，目前并没有明确的定论。

一般认为，非牛顿流体是介于液态与固态之间的一种状态，既不属于液体也不属于固体。

随着越来越多的物质状态被发现，通常的物质的气液固三大基本形态肯定是无法涵盖所有物质的。

最后

挤牙膏是一件稀松平常的事，但现在你知道了，为什么只有通过挤压，牙膏才会从牙膏管中出来，而且也知道了为什么不同的牙膏挤出来需要的力也不相同。

是不是突然觉得挤牙膏也是很有意义的一件事？

当然了，做事可不要像“挤牙膏”一样拖拖拉拉，那可是会被人吐槽的。