两个小液滴走到一起,为何跳起了舞?

作者: 李子李子短信

来源: 炫酷科学

发布日期: 2017-09-12 11:29:43

在超疏水表面上,小液滴融合时会跳起来,这是表面张力作用的结果。液滴融合后形成扁圆形,表面张力不平衡导致振荡,最终液滴跳起。这种现象在较小尺度上更为明显。

在超疏水表面上,迷你小液滴融合在一起时,它会从表面上跳起来。这是一段慢动作视频(150x慢放),这些小液滴实际上是很小的,画面实际大小:3.5*2.6mm。这也是一种表面张力相关的现象。小液滴原地起跳的原因可以这样去理解:在非常疏水的表面上,小水滴会缩成近乎球形的状态。

当两个球形的小液滴融合时,它们会形成一个扁圆形的液滴,这是一个表面张力不平衡的状态,接下来液滴会在表面张力的带动下在下图中c和d的状态之间多次振荡,最终恢复到球形。而在振荡的过程中,小液滴和疏水表面互相推挤,于是小液滴受到向上的力,从表面上跳起来。

如果从能量的角度来看,小液滴跳跃的动能是来自液滴减少的表面能。由于分子间作用力的差异,液滴表面的水分子有更高的势能,表面越大这个“表面能”就越高,两个液滴融合在一起减少了总的表面积,因此表面能降低。越小的液滴融合时这种蹦跳的现象就会越明显。简单说就是,尺度越小,表面张力的影响就会变得越大。蹦跳的小液滴还挺萌的。

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