Informacja

Nauka stojąca za eksplodującymi kroplami wody jest prostsza niż myśleliśmy

Nauka stojąca za eksplodującymi kroplami wody jest prostsza niż myśleliśmy


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Ustalenie, ile pola elektrycznego może obsłużyć kropelka wody, zanim pęknie, od dawna dręczyło naukowców.

Koncepcja wydaje się prosta, ale znalezienie prostego wzoru matematycznego wyjaśniającego to zjawisko okazało się trudne - aż do teraz.

Zespół naukowców z MIT ustalił prosty wzór do oceny stabilności naelektryzowanej kropli. Jest tak podstawowe, że można to zrobić za pomocą ołówka i papieru.

POWIĄZANE: NAUKOWCY WYTWARZAJĄ KROPLE O OPALANYCH KOLORACH BEZ UŻYCIA BARWNIKÓW

„Zanim uzyskaliśmy wynik, inżynierowie i naukowcy musieli przeprowadzić intensywne obliczeniowo symulacje, aby ocenić stabilność naelektryzowanej kropli” - mówi główny autor Justin Beroz, absolwent Wydziału Inżynierii Mechanicznej i Fizyki MIT.

„Dzięki naszemu równaniu można natychmiast przewidzieć takie zachowanie, wykonując proste obliczenia papier-ołówek. Jest to wielka praktyczna korzyść dla inżynierów pracujących z lub próbujących zaprojektować każdy system, który obejmuje płyny i elektryczność ”.

Odkrycie może pomóc w nowych metodach podróży kosmicznych

Zespół stojący za odkryciem twierdzi, że nowa formuła może doprowadzić do nowych postępów w różnych dziedzinach, od napędu kosmicznego po spektrometrię mas, drukowanie w wysokiej rozdzielczości, oczyszczanie powietrza i analizę molekularną.

Dzięki napięciu powierzchniowemu kropelki wody tworzą małe kulki. Siła ta wiąże cząsteczki wody na powierzchni kropli i przyciąga je do wewnątrz, tworząc kształt.

Ten idealny kształt może ulec zniekształceniu, jeśli zostanie wystawiony na działanie innych sił, takich jak pole elektryczne. Napięcie powierzchniowe próbuje utrzymać kropelki w formie, ale przeciwstawna siła pola powoduje, że kropla traci kształt.

„W pewnym momencie, jeśli pole elektryczne jest wystarczająco silne, kropla nie może znaleźć kształtu, który zrównoważy siłę elektryczną, iw tym momencie staje się niestabilna i pęka” - wyjaśnia Beroz.

Beroz mówi, że jego zespół był zainteresowany chwilą - tuż przed pęknięciem kropli i kiedy osiągnęła swój najbardziej zniekształcony kształt.

Nudny eksperyment przynosi rezultaty

Aby to zbadać, naukowcy przeprowadzili eksperyment, w którym powoli rozpraszali kropelki wody na zelektryfikowanej płycie i użyli superszybkiej kamery do zarejestrowania kropelek.

„Na początku eksperyment jest naprawdę nudny - obserwujesz, jak kropla powoli zmienia kształt, a potem nagle po prostu pęka” - mówi Beroz.

Na początku zespół właśnie udokumentował szereg spadków zmieniających wielkość kropli i siłę pola elektrycznego. Później każda ramka kropli została wyizolowana w celu zbadania zmiany kształtu kropli, gdy była ona zniekształcana przez pole. Beroz nakreślił krytycznie stabilny kształt każdej kropli tuż przed jej pęknięciem i obliczył kilka parametrów, takich jak objętość, wysokość i promień kropli.

Następnie wykreślił te dane i stwierdził, że spadają one wzdłuż linii prostej.

„Z teoretycznego punktu widzenia był to nieoczekiwanie prosty wynik, biorąc pod uwagę matematyczną złożoność problemu” - mówi Beroz.

„Sugerowało to, że może istnieć przeoczony, ale prosty sposób obliczenia kryterium rozerwania dla kropelek”.

Nie komplikuj

Kluczem do odkrycia prostego równania było zignorowanie wysokości kropli i skupienie się na jej objętości.

„Przez ostatnie 100 lat konwencja polegała na wyborze wzrostu” - mówi Beroz.

„Ale gdy kropla odkształca się, zmienia się jej wysokość, a zatem matematyczna złożoność problemu jest nieodłącznie związana z wysokością. Z drugiej strony objętość kropli pozostaje stała niezależnie od tego, jak odkształca się w polu elektrycznym ”.


Obejrzyj wideo: Fotowoltaika do grzania wody. Co robimy z ciepłą wodą Instalacja CW off grid (Lipiec 2022).


Uwagi:

  1. Nekinos

    I naprawdę kreatywny ... super!

  2. Vuran

    Sprawdźmy to ...

  3. Fenrinris

    Niestety nic nie mogę pomóc, ale jest pewne, że znajdziesz właściwą decyzję.

  4. Ansgar

    Mogę polecać odwiedzić witrynę, która ma wiele artykułów na ten temat.

  5. Rybar

    Wielkie dzięki za informacje, teraz będę wiedział.

  6. Tally

    Odwiedziła ją po prostu wspaniała myśl



Napisać wiadomość