← Возможные неполадки при употреблении пива и способы их устранения | Наука | Курьезы. Интересно. →

Нечто новое о брызгах

Наука | 31.03.2009 | Просмотров: 4555

С брызгами, возникающими от падения капель воды, знаком каждый ребенок на Земле, однако это явление не такое тривиальное, каким кажется на первый взгляд.

С брызгами, возникающими от падения капель воды, знаком каждый ребенок на Земле, однако это явление не такое тривиальное, каким кажется на первый взгляд. Недавние эксперименты исследователей из Чикагского университета (University of Chicago) продемонстрировали всю сложность данного феномена. Впрочем, первая из найденных закономерностей лежит буквально на поверхности. Эксперименты показали (и это неудивительно), что вязкость жидкости играет в этом деле основную роль. Однако не менее важную роль играет и давление и молекулярная масса газа, в котором происходит падение капелек.

Ученые живо интересовались механизмами, порождающими "всплеск", по крайней мере с конца XIX столетия, когда впервые удалось получить фотографии момента столкновения капель молока и ртути с гладкой поверхностью. Хорошо известны также опыты изобретателя электронной лампы-вспышки (1931) американца Гарольда Эджертона (Harold Edgerton) и его коллег, которые в 1950-х гг. фотографировали капли, поражающие тонкие слои жидкости. В общем случае, когда большая капля достигает твердой поверхности, она расплющивается и разрушается, образуя сначала характерную "корону", а затем порождая брызги, состоящие из капелек меньшего размера.

Сидней Нагель (Sidney Nagel) и его коллеги из Чикаго теперь смогли разглядеть нечто такое, что никто прежде не видел, наблюдая за падением капель спирта с различных высот на стеклянное предметное стекло в вакуумной камере и делая записи с помощью высокоскоростной телекамеры. При этом использовались три типа жидкости с различными вязкостями (метанол, этиловый спирт и 2-пропанол) и четыре газа с различными молекулярными массами (гелий, воздух, криптон и фторид серы). Давление в камере варьировалось от 1 до 100 килопаскалей (что соответствует атмосферному давлению, 1 атм = 760 мм рт.ст. = 1,013250 х 105 Па).

Удивительным оказалось определяющее значение газовой среды для процесса образования брызг. В частности, при понижении давления после падения большой капли образовывалось гораздо меньше мелких капелек, а начиная с некоторого порогового значения давления никаких брызг вообще не получалось. Это пороговое давление чикагским физикам удалось связать с молекулярной массой окружающего газа. Кроме того, выяснилось, что 2-пропанол, который обладал наибольшей вязкостью из всех трех испытанных жидкостей, давал также и самое низкое пороговое давление.

Полученные результаты могут помочь в решении некоторых проблем из таких (казалось бы) разных технических областей, как струйная печать на принтерах или сгорание жидкого топлива.

Источники:
Making a splash - PhysicsWeb
Drop Splashing on a Dry Smooth Surface - arXiv

Ключевые слова этой заметки: брызги жидкости
Источник: grani

Ссылка:

HTML-код для блога:

Код для любого форума:

← Возможные неполадки при употреблении пива и способы их устранения | Наука | Курьезы. Интересно. →