表面张力|水能逆流而上?!这真的不是电影特效( 二 )
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你以为马拉高尼效应可以让水流逆行已经很秀了么?在1992年 , 科学家们还注意到马拉高尼效应的另一个反常识的神奇技能 。
咱们知道 , 水滴落到杯子里 , 会和杯子里的水融合在一起 , 这在物理学上叫做合并(coalesce) 。
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通过振动液面 , 可以让液滴长时间不合并 。
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那年 , 国际航天任务 Spacelab mission D2 的宇航员以及意大利那不勒斯大学的物理学家 Rodolfo Monti 在 Onset 实验中观察到让两个液滴不融合的方法 , 那就是制造巨大的温差 。
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这个神奇的现象引起了不少物理学家的兴趣 , 他们认为 , 这就是马拉高尼效应作怪 。
原来 , 除了上面讲到的表面张力差(表面张力梯度) , 温差(温度梯度)也可以促成马拉高尼效应 , 因为温度越高 , 表面张力越小 。
Monti 后来和同事们做了这样一种装置 , 上面的仪器悬挂着一滴液体 , 下面是同样液体形成的水平液面 。
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他们发现 , 如果温差很大 , 那么上面这滴液体死活不会和下面的液面融合 。
更有趣的是 , 只要维持这样的温差 , 哪怕强行把液滴按到下面的液面以下 , 它也不愿意融合 , 把自己活活扭成了气球 。
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如果上方液滴和下方液面温差很大 , 那么液滴就不会和下面的液体融合 。 图片来源:(DOI)10.1016/B978-008044508-3/50002-5.
但是 , 如果两个液体的温度完全一致 , 它们在几毫秒内就会融合 。
那么 , 马拉高尼流是如何阻止液滴合并的呢?
这是因为上下液体之间存在温差 , 因此上面的液滴和下面的液面中都存在马拉高尼流 。 而这两股对冲的马拉高尼流搅动周围气体 , 使液体之间存在一层轻薄无感的气体 , 正是这层气体阻止了上下液体的合并 。 这个过程简而言之就是“冷朝热风” 。
换成两滴液滴也是一样 , 两滴温差很大的硅油无法合并——
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温差很大的液滴无法融合 。 图片来源:(DOI)10.1016/B978-008044508-3/50002-5.
这个现象在焊接和制造合金时有很大的应用 , 因为在高温下熔化的金属也会遇到类似的问题 。
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懂了 , 高拉自来水来自马拉高 。
来源:把科学带回家
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