Evaporarea amestecurilor a două lichide creează modele hipnotice

Când lichidele care conțin particule mici se evaporă, acele fluide lasă adesea în urmă amprente precum inelele de cafea sau rețele de whisky (SN: 31/10/19). Dar lichidele amestecate cu alte lichide își lasă propriile modele distincte de reziduuri.

O picătură care se evaporă care conține două fluide poate încolți proeminențe ca degete sau un lanț de picături mai mici în jurul marginii sale, în funcție de lichidele din amestec, raportează cercetătorii pe 14 februarie în Scrisori de revizuire fizică. Cercetătorii au surprins aceste fenomene pe video folosind picături de izopropanol, o componentă a alcoolului de frecare, amestecate fie cu un ingredient antigel numit etilenglicol, fie cu o altă substanță chimică numită dodecan. Modele similare apar și în alte amestecuri de fluide care se evaporă.

Cercetătorii au depus picături de 1 microlitru de izopropanol, amestecate fie cu etilenglicol, fie cu dodecan, pe o suprafață netedă. Pe măsură ce fiecare picătură se răspândea, izopropanolul s-a evaporat rapid la margine, unde băltoaica era cea mai subțire – lăsând o concentrație mai mare fie de etilenglicol, fie de dodecan în jurul perimetrului bălții.

Acea margine extinsă s-a spulberat într-un inel de picături mai mici. În bazinele care conțin etilenglicol, acele picături s-au întins spre exterior pentru a crea proeminențe ca degetele. În bazinele care conțineau dodecan, picăturile formau un colier cu margele în jurul bălții.

Ca o picătură de izopropanol amestecată cu etilenglicol se acumulează pe o suprafață, etilenglicolul se acumulează la marginea bălții și se desparte într-o coroană de proeminențe ca degete, așa cum se vede în primul clip. Datorită tensiunii lor de suprafață relativ ridicate, aceste „degete” de etilenglicol pot trage lichidul din centrul bălții, acoperind suprafața cu o peliculă de etilenglicol care rămâne în urmă pe măsură ce izopropanolul care se evaporă se retrage. Al doilea clip arată cum, într-o picătură de izopropanol cu ​​dodecan, dodecanul se adună în picături minuscule în jurul marginii bălții. Din cauza tensiunii lor superficiale mai mici, aceste margele nu pot trage fluidul spre exterior ca degetele. Deci, pe măsură ce izopropanolul se evaporă și se retrage, lasă în urmă o serie de insule minuscule de dodecan care în cele din urmă se îmbină.

Diferența în modelul marginii bălții a apărut din diferitele tensiuni de suprafață ale lichidelor – cât de strâns se agață moleculele de pe suprafața unui fluid una de alta (SN: 12/6/18). Lichidul tinde să curgă către regiunile cu tensiune superficială mai mare, unde moleculele exercită o atracție mai puternică unele asupra altora. „Gândește-te la remorcher”, spune coautorul Justin Burton, fizician la Universitatea Emory din Atlanta. „Dacă aveți o tensiune superficială mai mare pe o parte… o echipă de remorcher [is] mai puternic decât celălalt, și atunci totul începe să se miște” în acea direcție.

Tensiunea superficială a etilenglicolului este de aproximativ 2,2 ori mai mare decât cea a izopropanolului. Ca rezultat, picăturile bogate în etilenglicol în jurul marginii unei bălți care se evaporă trage fluidul din centrul piscinei spre exterior, formând proeminențe ca degetele. Dodecanul, pe de altă parte, are o tensiune superficială comparabilă cu cea a izopropanolului. Așa că picăturile din jurul marginii bălților care conțin dodecan rămân pe loc.