Ученые по-новому объяснили динамическое поверхностное натяжение воды
Ученые объяснили процесс динамического поверхностного натяжения воды. Результаты нового исследования опубликованы в научном издании Science Daily.
Поверхностное натяжение жидкости является мерой сил сцепления, которые удерживают молекулы вместе. Оно отвечает за каплю воды, предполагающую сферическую форму, и для воздействия поверхностно-активных веществ на образование пузырьков и пены. Величина поверхностного натяжения воды при комнатной температуре известна точно до четырех значащих цифр и рекомендуется в качестве стандарта для калибровки других приборов. Новое исследование, в котором участвуют Инес Хаунер и Даниэль Бонн, показывает, что эта величина не столь универсальна, как считалось ранее.
Недавние эксперименты показывают, что вновь созданный интерфейс деионизированной воды имеет поверхностное натяжение, которое примерно на 25% выше равновесного значения, которое, как известно, равно 72,75 мН / м. Исследователи из Амстердама, Бордо и Сиднея показывают, что свежий неравновесный воздух / вода имеет поверхностное натяжение около 90 мН / м. Они использовали высокоскоростную видеокамеру для наблюдения за выпуском водяной капли в результате разрыва жидкой шейки, которая соединяет каплю с отверстием. Их анализ динамики разрушения на миллисекундном масштабе времени дает поверхностное натяжение около 90 мН / м.
В прошлом аналогичные значения поверхностного натяжения для воды, превышающие равновесные значения, были фактически сообщены в таких коротких временных масштабах. Тем не менее, они все остались весьма спорными из-за методологических недостатков. Профессор Бонн, напротив, утверждает, что «метод изучения разрыва капель не отвечает прежним трудностям: экспериментальная процедура очень надежна, и соответствующая динамика пинч-офф хорошо понятна».
Почему столь большое несоответствие было пропущено на протяжении долгого времени? Причина в том, что время жизни девственного состояния меньше миллисекунды. У более старых технологий более медленное время отклика; Только современные методы зондирования имеют микросекундные режимы. Другим замечательным аспектом этого открытия является величина эффекта. Когда хлорид натрия или гидроксид натрия добавляют в воду в концентрации одного моля на литр, равновесное поверхностное натяжение изменяется всего на 2 мН / м. Напротив, эффект, сообщаемый в новых экспериментах, дает изменение 17 мН / м. Это намного больше, чем следствие какого-либо электролитного эффекта и должно включать в себя структуру воды на границе раздела фаз.
