Wasser Tropfen Studie macht Furore

(ISNS)--gießen Sie Wasser auf Ihre Hände und dann klatscht sie zusammen. Viel von der Flüssigkeit auf der Haut wird in einem Regen von kleinen Tröpfchen fliegen. Es ist ein Szenario so vertraut, dass Sie wahrscheinlich noch nie gefragt haben, warum die Flüssigkeit auf diese Weise verhält.

"Wie diese dünne Folie auf Ihrer Hand ein Tröpfchen wird wenn Sie Ihre Hände klatscht?", fragte sonnigen Jung, Ingenieur an der Virginia Tech in Blacksburg.

Es ist keine Frage im Leerlauf. Verständnis des Verhaltens von klatschte Flüssigkeiten helfen Forschern in Bereichen variierend von Medikamentenentwicklung zur Ölgewinnung.

Zum besseren Verständnis der Physik der nassen Händeklatschen runden Jung und anderen Wissenschaftlern gebaut, eine Vorrichtung, die Flüssigkeit zwischen zwei flachen komprimiert Platten. Sie eine präzise Menge einer Flüssigkeit, wie Silikonöl, auf der Bodenplatte hinterlegt und dann die obere Platte auf eine Sollgeschwindigkeit gedrückt.

Die Forscher lief sein Apparat unter verschiedenen Bedingungen variieren die Gooeyness der Flüssigkeit und die Geschwindigkeit dieses kontrollierte mechanische Donnerschlag. Unterdessen ergab eine Hochgeschwindigkeitskamera der Flüssigkeit schöne Antwort.

Zuerst strömt die Flüssigkeit heraus von den Platten in eine dünne Folie, die die Form einer Glocke. Dank einer gezielten Licht sehen Sie einen dicken Rand, der Formen in Fransen wie der Rand eines Sonnenschirms hängen. Zu guter Letzt kneifen die Spitzen der diese Fransen aus in einzelne Tröpfchen.

Das Spritzen von Highspeed-Kamera aufgenommen abgestimmt die Prognosen der Forscher mathematische Modell, welches sie in physische Überprüfung E. veröffentlicht Diesem Modell zufolge wurde das Verhalten der Flüssigkeit in erster Linie durch Oberflächenspannung geregelt.

Die Oberflächenspannung ist die Kraft, die eine Flüssigkeit in die kompakteste Form möglich zieht. Sehen Sie seine Wirkung, wenn Sie eine Armatur, die einen langen Strom von Wasser lösen lassen. In der Nähe der Wasserhahn nimmt das Wasser eine zylindrische Form. Aber ein Zylinder hat mehr Fläche als eine Sphäre des gleichen Volumens. So wie die Schwerkraft das Wasser nach unten zieht, bricht Oberflächenspannung es in kugelförmigen Tropfen.

Jung Experiment nachdem die Platten zusammen, Absturz bildet der glockenförmigen Splash einen zylindrische Rand. Und wie der Zylinder von Wasser aus einem Hahn, verwandelt diese Felge auch in kugelförmigen Tropfen unter dem Einfluss der Oberflächenspannung.

"Dies ist ein Weg, um Meister Oberflächenspannung" schlägt Jung. "Mit Blick auf das Fluid Blatt, wenn diese Tropfen gebildet wird, wir können zurück-berechnen was die Oberflächenspannung der Flüssigkeit ist."

Wissen die Oberflächenspannung einer bestimmten Flüssigkeit ist wichtig im Forschungslabor, ebenso wie in Bereichen wie der Lebensmittelindustrie. Die Anwesenheit von Verunreinigungen kann beispielsweise Veränderungen in der Dicke und der Oberflächenspannung der Flüssigkeit Esswaren wie Suppe verursachen.

Bereits ist es jedoch ein Instrument zur Messung der Oberflächenspannung: ein Gerät namens ein Tensiometer. "Oberfläche Tensiometer Serienausstattung," sagte Karen Daniels, ein Physiker an der North Carolina State University in Raleigh. "Es wäre schön, manchmal haben Alternativen, aber ich kann nicht denken Sie an eine Situation wo ich eher Spritzer machen würde. Ich weiß nicht von einer industriellen Anwendung wo gibt es eine Notwendigkeit für eine neue Oberfläche-Spannung-Mess-Technik. "

Diese Technik kann nicht in einer Laborumgebung notwendig sein, aber es wäre nützlich, im Feld. Oft nach Arbeitsunfällen auftreten, haben Forscher um Informationen basieren auf Fotografien und video-Beweise zu sammeln. Und mit der neuen Methode, sie könnten in der Lage, die Oberflächenspannung von einer unbekannten Flüssigkeit basierend auf Fotos und Videomaterial zu berechnen.

Obwohl die Physik der nassen Händeklatschen eine zuverlässige Möglichkeit zum Messen der Oberflächenspannung bietet, ist diese Anwendung unwahrscheinlich, revolutionär zu sein. Die Studie zeigen jedoch eine weitere überraschende Tatsache.

Wenn Tröpfchen am Rande der gebogenen Splash bilden, erwarten Sie die Anzahl ihrer zu variieren. Aber es funktioniert nicht. Weder die Dicke der Flüssigkeit als auch die Geschwindigkeit, mit der die Platten kollidieren, wird die Anzahl der Tröpfchen aus.

"Erstaunlich, das, was sie rufen den Welle-Winkel – die Anzahl der Tropfen Sie in einem Kreis erhalten – ist unabhängig von jeder Flüssigkeit" Daniels wies darauf hin. "Wie Menschen Geräte, das Wasser und so weiter zu werfen entwerfen, ist es gut zu wissen, dass Sie nicht besser als eine bestimmte Anzahl von Tropfen, oder alternativ, dass Sie nicht noch schlimmer. Du wirst immer ein Dutzend Tröpfchen im Kreis, unabhängig von der flüssigen Parameter zu erhalten."

In Science News Service wird unterstützt durch das American Institute of Physics. Sophie Bushwick ist ein freier Wissenschaftsjournalist mit Sitz in New York City. Ihre Arbeiten erschienen in zahlreichen Print- und Online-Outlets.