Гипнотическое видео демонстрирует испарение смеси двух жидкостей

Новое исследование, опубликованное в журнале Physical Review Letters, описывает, почему смеси разных жидкостей по мере испарения формируют на поверхности замысловатые узоры.

Когда жидкости, содержащие мелкие частицы, испаряются, на поверхности часто остаются следы, напоминающие разводы кофейной гущи. Но жидкости, смешанные с другими жидкостями, после испарения формируют необычные структуры в виде пальцевидных наростов или цепи мелких капель по краям. Исследователи зафиксировали эти явление на видео, нанеся на гладкую поверхность капли изопропанола, смешанные с этиленгликолем или додеканом. Когда одна капля растекалась, изопропанол быстро испарялся по краям, оставляя концентрированный этиленгликоль или додекан по периметру капли. В итоге капли с этиленгликолем вытягивались наружу, создавая пальцевидные отростки. Капли с додеканом, в свою очередь, формировали «колье» из мелких капель, окружающих большую каплю.

Разница в структуре капли обусловлена разным поверхностным натяжением жидкостей (насколько плотно молекулы на поверхности жидкости цепляются друг за друга). Жидкость имеет тенденцию стекать к областям с более высоким поверхностным натяжением, где молекулы сильнее притягиваются друг к другу. Поверхностное натяжение этиленгликоля примерно в 2,2 раза выше, чем у изопропанола. В результате, богатые этиленгликолем капли вытягивают жидкость из центра капли наружу, образуя отростки. Поверхностное натяжение додекана сопоставимо с изопропанолом, и, таким образом, капли, содержащие додекан, остаются на месте.

Фото и видео: A.P. MOUAT ET AL/PHYSICAL REVIEW LETTERS 2020