Die überraschende neue Wissenschaft der Spritzer

Ein Regentropfen auf dem Bürgersteig spritzt mag wie jede andere. Aber eine neue Studie zeigt, dass die Menge von Splash umgebenden Luftdruck hängt.

Forscher untersuchten spritzt seit über hundert Jahren ohne diesen Link zu bemerken.

Lei Xu, ein Student an der University of Chicago, machte die überraschende Entdeckung beim High-Speed-Aufnahmen von Tropfen fallen in einer Vakuumkammer. Mit weniger Luftdruck und zerquetschen die Tropfen nach unten ohne Fragmentierung in kleinere Tröpfchen.

"Was wir entdeckt wird, dass Sie das Plätschern durch das saugen, etwas von der Luft aus der Kammer zu verringern", sagte Xu Berater Sidney Nagel.

"In der Regel, was wir geglaubt wurde, daß Luft in Dichte und Viskosität so niedrig ist, kann wie es eine Rolle?" Nagel sagte LiveScience. "Nicht nur ist es egal, es spielt eine dominante Rolle."

Eine flüssige Krone

Trifft ein Tropfen eine trockene, flacht flache Oberfläche, es in ein Blatt oder Film, Flüssigkeit. Unter normalem Druck und bei ausreichender Geschwindigkeit winzigen Tröpfchen-Form am Rand des Blattes, wie die Edelsteine einer Krone.

Durch die Absenkung des atmosphärischen Drucks, können die Tröpfchen zu verschwinden, während das Blatt entlang der Oberfläche glatter erweitert, erfolgen. Die einfachste Erklärung, nach Nagel, ist, dass die Luft den Ausbau widersteht, wodurch des Films zu destabilisieren und in kleine Stücke zerfallen.

"Aber wenn es keine Luft, es gibt nichts zu [den Film] vom verbreiten zu halten", sagte Nagel.

Nagel, Xu und Co-Autorin Wendy Zhang gefunden könnte stimmen sie den Betrag von Spritzwasser durch Variation des Drucks sowie die Arten von Flüssigkeiten und Gasen.

Neben der normalen Luft experimentierte sie mit Feuerzeug-Gas wie Helium und schwereren Gasen wie Krypton und Schwefel Schwefelhexafluorid. Für Flüssigkeiten beschäftigt sie die Alkohole Methanol, Ethanol und 2-Propanol, die niedrigen Oberflächenspannung - die Kraft haben, die Änderungen an einer Flüssigkeit Form widersteht.

Wasser hat eine hohe Oberflächenspannung, dass seine Tropfen müssen Reisen schneller als Alkohol sinkt um einen Spritzer zu induzieren. Dies machte Wasser für den Versuchsaufbau unpraktisch.

In Zukunft wollen die Forscher um Drop-Geschwindigkeit und Größe, sowie Oberflächenrauhigkeit und Viskosität der Flüssigkeit zu erkunden.

"Wir folgen, wo die Wissenschaft führt uns", sagte Nagel.

Nicht verschütten

Da Flüssigkeiten überall um uns herum sind, sind die Ergebnisse für eine Vielzahl von verschiedenen Anwendungen relevant. Stellen Sie sich vor, wodurch das Plätschern eines Tintenstrahldruckers, zum Beispiel.

"Wenn Sie befassen sich mit schwappen, spritzt oder tropft, wollen Sie, diesen Prozess zu kontrollieren", sagte Nagel.

Staubsauger verwenden, um die Flüssigkeiten Verhalten sich möglicherweise nicht erforderlich. Die Forscher fanden heraus, dass eine Feuerzeug-Gas wie Helium, weniger Widerstand bietet und daher weniger spritzt produziert.

Xu stellte diese Ergebnisse der American Physical Society Tagung des letzten Monats. Darstellung der Spritzer Filme finden Sie hier.

• Das neue Geheimnis des Wassers


• Luftblasen erhalten heißer als die Sonne


• Walking on Water: Insekts Geheimnis enthüllt