Peter Tucker
0 
1222
48
Zespół brytyjskich fizyków i matematyków użył superkomputera, aby odkryć ukrytą prawdę o tym, jak krople wody łączą się i sklejają.
Jeśli kiedykolwiek widziałeś, jak krople wody stykają się i łączą, możesz sobie wyobrazić, jak dwie małe kulki wody zbliżają się do siebie, aż ich powierzchnie nachodzą na siebie, a napięcie powierzchniowe przyciąga różne kulki w jedną, szorstką całość. To widać gołym okiem. Jednak nowa symulacja wykorzystująca superkomputer, opublikowana 13 marca w czasopiśmie Physical Review Letters, przedstawia znacznie bardziej skomplikowany obraz.
W symulacji modelowano dwie krople czystej wody o jednakowej wielkości w kosmosie, aż do poziomu pojedynczych cząsteczek wody. Gdy kropelki zbliżyły się do siebie, naukowcy wykazali, że na powierzchni tych kropel powstają drobne, ultraszybkie fale. Przypadkowe ruchy cząsteczek wody, zwane „fluktuacjami termicznymi”, powodowały, że poszczególne cząsteczki podskakiwały i tańczyły względem siebie w miarę zbliżania się. [Płynne rzeźby: olśniewające zdjęcia spadającej wody]
Naukowcy nazywają ten efekt falowania powierzchni, który wynika z wahań termicznych cząsteczek, „termicznymi falami kapilarnymi”. W tym przypadku zmarszczki są zbyt małe i zbyt szybkie, aby można było je zauważyć w jakimkolwiek naturalnym eksperymencie. Jednak symulacja wykazała, że teensy fale docierają do siebie, tworząc przednią krawędź zbliżających się kropelek wody. Napięcie powierzchniowe kropelek (siła kohezji, która utrzymuje kropelki w ich kształcie) tłumi fale, ale one nadal są obecne i nadal tworzą przednią krawędź kropelek, gdy zbliżają się do siebie.
W końcu naukowcy odkryli, że fale stykają się, tworząc mosty między kroplami. Po utworzeniu pojedynczego mostu napięcie powierzchniowe zaczyna działać, uszczelniając więcej zmarszczek razem „jak zamek błyskawiczny w kurtce”, jak powiedzieli naukowcy w oświadczeniu.
Naukowcy zasymulowali około 5 milionów cząsteczek wody, tworząc dwie krople o szerokości około 4 milimetrów (0,16 cala). Całe scalanie kończy się w ciągu kilku nanosekund w tej skali - zbyt szybko, aby jakakolwiek ludzka kamera mogła je złapać, napisali.
Chociaż symulowali dwie krople unoszące się w przestrzeni, podobny efekt prawdopodobnie zadziała, gdy dwie krople zlewają się na płaskiej powierzchni - napisali. Zrozumienie tego zachowania jest ważne, napisali, ponieważ może pomóc wyjaśnić zachowanie wody wewnątrz chmur i wewnątrz maszyn zaprojektowanych do kondensowania wody z powietrza..
- Wacky Physics: Najfajniejsze małe cząsteczki w przyrodzie
- Na zdjęciach: Tiny Waves zatrzymały się na swoich śladach
- Galeria: Wymarzone obrazy ukazują piękno fizyki
Pierwotnie opublikowano w dniu .