Физики пояснили странные танцы воды с пропиленгликолем

Научпоп

12 мартa 2015, 22:50

Физики пояснили странные танцы воды с пропиленгликолем

Давление испаряющейся воды приводит к странным гонкам за другими каплями

Кадр из видео

Биоинженеры из Стенфордского университета пояснили, каким образом капли воды и пропиленгликоля с различной концентрацией этих веществ могут самостоятельно перемещаться на отдельных типах покрытий

Nature, кратко о ней пишет Образовач

Если на поверхность хорошо очищенного стекла нанести несколько капель жидкого пищевого красителя, они начинают хаотичное движение, а некоторые капли могут сливаться, тогда как другие словно играют в догонялки. Выявить это авторы новой работы сумели еще в 2009 году, но пояснить механизм этого явления они сумели лишь через несколько лет. 



Пищевой краситель как правило включает воду и полиэтиленгликоля (ПЭГ). На поверхностях с высокой энергией - которые легко связываются с жидкостью, а не отталкивают ее - и чистая вода, и концентрированный ПЭГ не формируют капли, а растекаются. Тем не менее, их смеси формируют четкие капли, причем происходит это в широком диапазоне концентраций. Капли, тем не менее, распадются, если в атмосфере 100-процентная влажность.

Авторы статьи поместили в капли микроскопические частицы-трейсеры и изучили внутреннее движение жидкости. Выяснилось, что капли образуются в динамическом процессе, который управляется испарением воды. Он начинается лишь тогда, когда из двух компонентов жидкости у одного одновременно и больший коэффициент поверхностного натяжения, и большая способность к испарению.

В итоге вода в основном испаряется по краям капли, что меняет концентрацию ПЭГ - в центре его меньше, чем по краям. Это провоцирует циклические токи в капле - она "стягивается", поднимаясь над покрытием. Токи меняются от парциального давления пара, потому если рядом есть другая капля с испаряющейся водой, их потянет друг к другу. 



Тем не менее, столкновение двух капель с разной концентрацией ПЭГ не приводит к их смешиванию. Вместо этого одна капля начинает "гнаться" за другой. Это вызвано низкой скоростью диффузии и разными темпами испарения с поверхности капель с разной концентрацей ПЭГ.

Кроме фундаментального значения для науки, открытие может найти применение в популярном нынче направлении микрофлюидики при создании лабораторий-на-чипе.


Выбор редакции

Авто

Вчера, 07:02

article_img
Чак Норрис отдыхает. Тест-драйв Ford Ranger
Страны

Вчера, 08:43

article_img
Свести прогресс на нет. ВОЗ назвала топ-10 угроз здоровью человечества
Час відповідати

Вчера, 10:26

article_img
Надо злиться на всех политиков. Большое интервью главы Ощадбанка Андрея Пышного

Подписывайтесь на наш канал в Telegram

Самые интересные статьи и подборка важных новостей по вечерам

Подписаться

Главное

События

Вчера, 12:40

article_img
В Ивано-Франковской области в лесу обнаружили архив УПА
Геополитика

Вчера, 19:36

article_img
Меркель: Сделаю все, чтобы Великобритания вышла из ЕС с соглашением
Страны

Вчера, 15:41

article_img
10-й раунд протестов "желтых жилетов": полиция Парижа сообщила об арестах