"Русский переплет" зарегистрирован как СМИ.
Свидетельство о регистрации в Министерстве печати РФ: Эл. #77-4362 от
5 февраля 2001 года. При полном или частичном использовании
материалов ссылка на www.pereplet.ru обязательна.
|
16.11.2017 16:05 |
Разница температур заставила каплю левитировать над жидкостью Американские физики объяснили эффект кратковременной левитации холодной капли жидкости, падающей в нагретый резервуар с такой же жидкостью. С помощью экспериментального и теоретического исследования, результаты которого опубликованы в Journal of Fluid Mechanics, ученые показали, что из-за разницы температур в зазоре между каплей и поверхности возбуждаются газовые потоки, которые и задерживают слияние.
Если небольшая капля жидкости падает на поверхность точно такой же жидкости, то в большинстве случаев капля сразу же будет с ней сливаться. Однако если температуры у капли и объемной жидкости разные (например, при добавлении в горячий кофе холодного молока), то перед слиянием капля какое-то время может левитировать над поверхностью или катиться по ней. Это связано с тем, что между двумя фазами в течении какого-то времени сохраняется тонкий слой воздуха, который препятствует слиянию. Подобный эффект иногда можно наблюдать при падении холодных капель дождя на поверхность нагретого пруда.
Для более точного описания и объяснения такого эффекта американские ученые из Массачусетского Технологического Института под руководством Джона Буша (John W. M. Bush) провели управляемое падение холодных миллиметровых капель силиконового масла различной вязкости на нагретую поверхность из такого же масла, записали происходящие процессы на высокоскоростную камеру и предложили для них теоретическое объяснение. Для изучения потоков внутри капель, в некоторые из них дополнительно помещались частицы оксида титана, которые рассеивали пучок лазера и позволяли таким образом визуализировать направления течения.
Схема экспериментальной установки для исследования слияния капли с объемной жидкостью. Справа изображены левитирующие капли перед слиянием, в одной из которых течения визуализируются с помощью рассеяния лазера на частицах оксида титана
Основной причиной задержки перед слиянием капли с объемной жидкостью является разница температур. При приближении капли к поверхности нижняя часть холодной капли немного нагревается, а верхняя часть горячей жидкости около поверхности вблизи капли — наоборот, охлаждается. Это приводит к локальному изменению поверхностного натяжения и возбуждению потоков внутри как объемной жидкости, так и капли из-за эффекта Марангони. Течение жидкости приводит к замедлению вытекания воздуха из зазора между двумя фазами жидкости и приводит к кратковременному подвешиванию капли надо поверхностью.
Течения Марангони, которые возникают в капле и объемной жидкости перед слиянием
В эксперименте время жизни капли в таком подвешенном состоянии над поверхностью составило от 100 миллисекунд до нескольких секунд в зависимости от вязкости используемого силиконового масла и разницы температур.
Для того, чтобы описать этот эффект количественно, ученые предложили теоретическую модель, которая связала время жизни с разницей температур между горячей жидкостью и холодной каплей. Предложенная модель предполагает, что при повышении разницы температур время жизни подвешенной капли растет, причем рост времени жизни пропорционален разнице температур в степени 2/3, что согласуется и с данными эксперимента. Кроме того, для заданной вязкости ученые смогли найти минимальную разницу температур, при которой данный эффект вообще может наблюдаться.
Подобный эффект, при котором падающая капля отскакивает от поверхности, можно наблюдать и для твердых поверхностей. Это случается при падении на нагретую поверхность за счет эффекта Лейденфроста из-за образования прослойки пара или, например, при падении капли на супергидрофобную поверхность.
По информации https://nplus1.ru/news/2017/11/15/delayed-coalescence
|
16.11.2017 15:59 |
Вблизи Земли нашли пригодную для жизни планету
Астрономы Европейской южной обсерватории (ESO) обнаружили, что красная карликовая звезда Ross 128 имеет небольшую скалистую экзопланету. Объект, получивший . . . |
16.11.2017 15:49 |
ШВЕДСКИЕ УЧЕНЫЕ ИЗМЕРИЛИ ВРЕМЯ ЭМИССИИ ЭЛЕКТРОНОВ ИЗ НЕОНА
Измерить время позволили ультрабыстрые лазерные импульсы Исследователи из нескольких шведских университетов установили время, которое требуется электрону в . . . |
16.11.2017 15:47 |
РОБОТИЗИРОВАННЫЙ ТЕЛЕСКОП ПОМОЖЕТ ОТСЛЕЖИВАТЬ “МИМОЛЕТНЫЕ” КОСМИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
Исследователи из университетов США, Германии, Тайваня и ряда других стран создали на основе работающего с конца 1940-х телескопа установку для отслеживания . . . |
16.11.2017 15:30 |
Найден ген долголетия
Международная группа исследователей из Японии, США и Канады, идентифицировала мутацию в ДНК человека, которая способствует долголетию, улучшает метаболизм и . . . |
16.11.2017 15:28 |
Названы сроки обнаружения инопланетян
Ученые НАСА, отвечая на вопросы пользователей Reddit, назвали возможные сроки обнаружения внеземной жизни, сообщает космическое агентство. «Я думаю, что через . . . |
15.11.2017 19:43 |
Ученые: любые попытки охладить планету аэрозолями закончатся катастрофой
Попытка охладить планету при помощи искусственных аналогов выбросов вулканов приведет к учащению ураганов в тропиках и к другим катастрофическим последствиям, . . . |
15.11.2017 19:38 |
Ученые из РФ разработали космическую технику на основе "умных" материалов
"Российские космические системы" (РКС) представили концепцию устройств на основе так называемых "умных" материалов, которые смогут дистанционно диагностировать . . . |
15.11.2017 18:03 |
Две гигантские галактики ранней Вселенной запечатлены в процессе слияния
Новые наблюдения, проведенные при помощи радиотелескопа Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), позволили обнаружить никогда прежде не наблюдаемое тесное сближение двух . . . |
15.11.2017 17:44 |
IBM объявила о работе над 50-кубитным квантовым компьютером
Компания IBM раскрыла свои планы по созданию 50-кубитного квантового компьютера. Если он будет создан, то может превзойти по мощности существующие суперкомпьютеры . . . |
15.11.2017 17:42 |
Астрономы обнаруживают гигантскую туманность, состоящую из ионизированного газа
Группа астрономов обнаружила гигантскую туманность, состоящую из ионизированного газа и простирающуюся на расстояние свыше 300000 световых лет. Эта туманность . . . |
15.11.2017 17:36 |
Космическая «змейка» позволяет понять структуру далеких галактик
Астрономы изучили снимок далекой галактики, находящейся на расстоянии 6 миллиардов световых лет от нас. Траектория света, идущего от этой далекой галактики, была . . . |
15.11.2017 17:26 |
Астрофизики впервые заметили сжатие белого карлика
Ученые впервые обнаружили непосредственные свидетельства сжатия белого карлика на ранних этапах эволюции. Увидеть это явление помогла загадочная двойная . . . |
15.11.2017 17:23 |
«Космическое государство» запустило первый спутник
Космическое государство Асгардия, созданное российским предпринимателем и конструктором Игорем Ашурбейли, 12 ноября вывело в космос первый собственный спутник — . . . |
15.11.2017 17:20 |
260 000 тонн воды станут основой нового нейтринного телескопа
Токийский университет создал Организацию нейтринной науки следующего поколения (NNSO — Next-generation Neutrino Science Organization), которая должна заняться развитием проекта нового . . . |
15.11.2017 17:10 |
Черную дыру предлагают использовать в качестве квантового компьютера
Излучение, исходящее из близкой к вращающимся черным дырам области, предлагают использовать в качестве носителя квантовой информации. Согласно расчетам . . . |
15.11.2017 17:08 |
Лазер спасет металлические поверхности от обледенения и коррозии
Группа российских ученых нашла способ управляемо менять структуру поверхности алюминиевых сплавов с помощью наносекундного лазера, чтобы защитить эти . . . |
15.11.2017 17:04 |
Найдена самая близкая экзопланета с умеренным климатом
Астрономы нашли у находящейся недалеко от нас звезды-карлика экзопланету размером с Землю, температура поверхности которой должна примерно соответствовать . . . |
15.11.2017 15:28 |
Американцы протестировали космический грузовик на основе советского шаттла
Космический грузовой корабль Dream Chaser американской компании Sierra Nevada совершил первую успешную посадку. Об этом сообщает Space News. Dream Chaser создается по контракту с НАСА . . . |
15.11.2017 15:24 |
Из человеческого тела получат электричество
Исследователи из Швейцарских федеральных лабораторий материаловедения и технологий создали материал, который позволяет извлечь энергию из двигающегося . . . |