Испаряющиеся смеси двух жидкостей создают гипнотические конструкции.

Капли, содержащие жидкости с разным поверхностным натяжением, такие как изопропанол и этиленгликоль (на фото), при испарении образуют замысловатые узоры.

AP Mouat et al/Physical Review Letters 2020

Мария Темминг

2 марта 2020 г., 6:00

Когда жидкости, содержащие мелкие частицы, испаряются, эти жидкости часто оставляют после себя отпечатки пальцев, такие как кофейные кольца или паутинки из-под виски (SN: 31.10.19). Но жидкости, смешанные с другими жидкостями, оставляют свои собственные отчетливые осадки.

Испаряющаяся капля, содержащая две жидкости, может образовывать пальцеобразные выступы или цепочки более мелких капель по краям, в зависимости от жидкостей в смеси, сообщают исследователи 14 февраля в PhysicalReview Letters. Исследователи засняли эти явления на видео, используя капли изопропанола, компонента медицинского спирта, смешанного либо с ингредиентом антифриза, называемым этиленгликолем, либо с другим химическим веществом, называемым додеканом. Подобные закономерности наблюдаются и в других смесях испаряющихся жидкостей.

Исследователи нанесли на гладкую поверхность капли изопропанола объемом 1 микролитр, смешанного с этиленгликолем или додеканом. По мере того, как каждая капля растекалась, изопропанол быстро испарялся на краю, где лужа была самой тонкой, оставляя более высокую концентрацию либо этиленгликоля, либо додекана по периметру лужи.

Этот расширяющийся обод в конечном итоге раскололся на кольцо более мелких капель. В бассейнах, содержащих этиленгликоль, эти капли растягивались наружу, образуя пальцеобразные выступы. В лужах, содержащих додекан, капли образовывали ожерелье из бусинок вокруг лужи.

Разница в рисунке краев лужи возникла из-за разного поверхностного натяжения жидкостей — насколько сильно молекулы на поверхности жидкости прилипают друг к другу (SN: 6/12/18). Жидкость имеет тенденцию течь к областям с более высоким поверхностным натяжением, где молекулы сильнее притягивают друг друга. «Подумайте о перетягивании каната», — говорит соавтор Джастин Бертон, физик из Университета Эмори в Атланте. «Если у вас более высокое поверхностное натяжение с одной стороны… одна команда перетягивания каната сильнее другой, и тогда все начинает двигаться» в этом направлении.

Поверхностное натяжение этиленгликоля примерно в 2,2 раза выше, чем у изопропанола. В результате капли, богатые этиленгликолем, по краю испаряющейся лужи тянут жидкость из центра лужи наружу, образуя пальцеобразные выступы. С другой стороны, додекан имеет поверхностное натяжение, сравнимое с поверхностным натяжением изопропанола. Таким образом, капли по краю лужи, содержащей додекан, не остаются.

Вопросы или комментарии к этой статье? Пишите нам по адресу [email protected] | Перепечатки: часто задаваемые вопросы

AP Mouat et al. Настройка динамики линии контакта и характера осаждения в летучих жидких смесях. Письма о физических обзорах. Том. 124, 14 февраля 2020 г. doi:10.1103/PhysRevLett.124.064502.

Мария Темминг, ранее работавшая штатным корреспондентом по физике в Science News, является помощником редактора Science News Explores. У нее есть степени бакалавра по физике и английскому языку, а также степень магистра в области научного письма.

Наша миссия — предоставлять общественности точные и интересные новости науки. Эта миссия никогда не была более важной, чем сегодня.

Как некоммерческая новостная организация, мы не можем обойтись без вас.

Ваша поддержка позволяет нам сохранить наш контент бесплатным и доступным для следующего поколения ученых и инженеров. Инвестируйте в качественную научную журналистику, делая пожертвования сегодня.