21:54 2022-01-18
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Inginerii descoperă metoda de a crea fântâni de apă în sus în apă adâncă
_ Inginerii descoperă metoda de a creați fântâni de apă în sus în apă adâncă
O pereche de ingineri de la Universitatea din Houston a descoperit că pot crea fântâni în sus în apă prin strălucirea raze laser pe suprafața apei. Jiming Bao, profesor de inginerie electrică și informatică la UH, și studentul său postdoctoral Feng Lin, atribuie descoperirea unui fenomen cunoscut sub numele de efectul Marangoni, care provoacă convecție și explică comportamentul apei atunci când există diferențe de tensiune superficială.
Deși a fost descris pentru prima dată în anii 1860, efectul Marangoni încă își are drumul în știință.
„Din punct de vedere științific, nimeni nu a prezis sau imaginat până acum acest tip de deformare ascendentă”, raportează Bao în Materials Today Fizică. „Este bine cunoscut faptul că o convecție Marangoni către exterior dintr-o regiune cu tensiune superficială scăzută va face ca suprafața liberă a unui lichid să fie deprimată. Aici, raportăm că această percepție stabilită este valabilă doar pentru peliculele lichide subțiri. Utilizând încălzirea cu laser de suprafață, arătăm că în lichide adânci, un fascicul laser trage fluidul deasupra suprafeței libere generând fântâni cu diferite forme.”
Iată o imagine Marangoni: presară o grămadă de piper într-un castron cu apă. Apoi stoarceți o picătură de detergent lichid (de vase, rufe, chiar și un așchiu de săpun sau pastă de dinți) în mijlocul aceluiași vas și urmăriți cum ardeiul se împrăștie, împrăștiindu-se rapid pe părțile laterale ale bolului. Acest experiment simplu ilustrează efectul Marangoni, care apare în multe aplicații ale dinamicii fluidelor.
În cea mai recentă încarnare, fântânile lichide induse de laser ale efectului Marangoni au potențialul de a afecta aplicațiile care implică lichide sau materii moi, cum ar fi litografia și imprimarea 3-D, transferul de căldură și transportul de masă, creșterea cristalelor și sudarea aliajelor, rețeaua dinamică și modularea spațială a luminii și microfluidica și optica adaptivă.
Inspirat de munca sa anterioară, simularea cu succes a suprafeței interioare depresiune într-un lichid de mică adâncime, Bao a crescut adâncimea ferofluidului în simularea curentă. Ferrofluidul este un așa-numit lichid „magic” și este cel mai bine cunoscut pentru vârfurile sale uimitoare de suprafață generate de un magnet.
„Înțelegerea deformării distincte a suprafeței în lichide cu adâncimi diferite ajută la dezlegarea dinamicii deformării suprafeței. proces”, a spus Bao.
Bao a folosit un fascicul laser cu undă continuă de putere mică (<1 W) pentru a crea un câmp neuniform de temperatură de suprafață pentru a induce efectul Marangoni. Pentru a înțelege deformațiile distincte dintre lichidele adânci și cele de mică adâncime, el a variat grosimea stratului de lichid, păstrând în același timp raza laser. Fântânile cu laser și tranziția dependentă de adâncime de la indentarea suprafeței la fântâna cu laser nu au fost niciodată raportate în literatură, probabil pentru că nu sunt anticipate de nicio teorie existentă.
„Subliniem că au existat numeroase încercări de a înțelegeți deformarea suprafeței determinată de fluxul Marangoni, dar nicio teorie existentă nu poate prezice modelele de deformare ale unui lichid cu o adâncime arbitrară într-o manieră simplă”, a spus Bao.
Comentarii:
Adauga Comentariu