Вода, Вода Не Навсякъде: Защо Локвите Спират Да Се Разпространяват

{h1}

Локвите улесняват водата и се забелязват, но традиционните закони на физиката казват, че водата трябва да се разпространява за неопределено време. Така че защо не го прави?

Когато разлеете вода по стъклена маса, водата се разпространява за няколко секунди и след това спира в отделни локви. Тези образувания правят водата по-лесно да се забележи и избършете с кърпа, но традиционните закони на физиката казват, че водата трябва да се разпространява за неопределено време. Така че защо не го прави?

Новите изследвания свързват отчетливия начин на образуване на локви с начина, по който подземните скали съхраняват въглероден диоксид. Когато се охлади и компресира, този газ може да проникне в порите на скалата или в пространствата сред скалните зърна, в процес, подобен на начина, по който течността се разпространява по гладка повърхност. „Някои от ключовите явления са общи за двете ситуации“, казва съавторът на изследването Рубен Хуанес, професор по гражданско и екологично инженерство в Масачузетския технологичен институт (MIT).

Резултатите имат последици за смекчаване на последиците от изменението на климата, тъй като инжектирането на въглероден диоксид от атмосферата в скали може да помогне за намаляване на емисиите на парникови газове и поддържане на глобалните температури по-студено. [8 начина на глобалното затопляне вече променя света]

Любовна / омразна връзка

Начинът, по който водата тече по повърхността, зависи от това колко повърхността "харесва" водата. Повърхностите, които са хидрофилни (водолюбиви), ще позволят на течността да се разпространи и да ги покрие изцяло. Въпреки това, хидрофобните (водоотблъскващи) повърхности ще поддържат течностите затворени, така че да направят възможно най-малкия контакт с повърхността, каза Амир Пахлаван, водещ автор на изследването и студент в изследователската група на Juanes в MIT.

Хидрофилните и хидрофобните повърхности се срещат естествено както във флората, така и във фауната. Много листа са хидрофобни - след дъждовен ден на повърхностите на листата се натрупват малки капчици. Колкото по-малко капчиците докосват листа, или колкото по-сферични са капчиците, толкова по-хидрофобен е листът.

Стенокара бръмбар от пустинята в Намиб в Африка има както хидрофобни, така и хидрофилни черти, които му помагат да оцелее. Обгърнатото с бронята тяло и крила на бръмбара се издига и пада в безброй мънички неравности и пъпки. Хидрофилните неравности помагат да се кондензира мъгла във водни капчици, които се събират в хидрофобните показатели. След това тези ориентири насочват капчиците към устата на бръмбара, като придават на насекомото глътка вода.

Но защо повърхностите са толкова специфични за течностите? Това е свързано със свойство на повърхността, описателно наречено "мокърване", казаха изследователите. Намокримостта описва взаимодействието между течност или газ и твърда фаза; например, една скала се счита за твърда фаза, а въглеродният диоксид, смесен с дъждовна вода (образувайки въглеродна киселина), е течност. Скалата, която е по-хидрофилна, може да абсорбира повече въглеродна киселина.

Омокряемостта на една скала варира в зависимост от формата, размера и гладкостта на нейните зърна. Скалите с по-малки зърна и по-малки пори са за предпочитане наситени с вода.

Да капка или да не капне?

Когато течност тече над пореста скала (тази, която е запълнена с много празни пространства), течността измества въздуха в микроскопична скала. Разбирането на това как атомите на течността взаимодействат с атомите на газа е важно за точното описание на системата, Pahlavan каза пред WordsSideKick.com.

Въпреки че течните молекули „предпочитат“ да бъдат заобиколени от собствен вид, когато са заобиколени от газови атоми, те започват да взаимодействат с газа. Това взаимодействие причинява повърхностно напрежение.

"Представете си, че имате маса, която е покрита с дебел, течен филм", каза Пахлаван. Въздухът над масата съдържа газови атоми, които се движат наоколо; след това, под това, газовите атоми срещат дебелия, течен филм. Долу, където се срещат газът и течността, е основната част от течното поле, което взаимодейства с плътната маса [Галерия: Мечтани изображения разкриват красотата във физиката]

Изстискването на течния филм го дестабилизира и принуждава течността да образува отделни капчици. "Бяхме озадачени защо това се случва", Pahlavansaid.

Тъй като течността се прецежда по-тънка, по-голямата част от течния слой изчезва. В резултат на това течните атоми са принудени да взаимодействат с газовите частици от въздуха отгоре и твърдите частици от таблицата по-долу. "Това въвежда допълнително налягане в системата, което е известно като различаващо се налягане", каза Пахлаван. Това налягане действа в микроскопична скала и се измерва като силата на площ от двете взаимодействащи фази (като газ и течност), каза той.

Скалите съхраняват въглерод

Различното налягане влиза в игра, когато се изследва как течностите взаимодействат с скалите. "Представете си, че имате струпване на масло, заобиколено от вода в пореста среда, като водоносен хоризонт или подземен резервоар. Традиционното уравнение би предвидило, че този шлейф ще се разпространи завинаги - но това не се случва", каза Хуанес.

Маслото е несмесваема течност, което означава, че не обича да се смесва с други течности. За да получат уравнение, което описва как течност тече над пореста скала, изследователите искат да уловят ефекта на несмесимостта.

Например, ефективността на геоложкото отделяне на въглерод - което включва изпомпване на въглероден диоксид, улавен от въглищни инсталации, в скали дълбоко под земята - зависи от това колко добре скалите поемат въглеродния двуокис.

Това вещество е почти напълно несмесващо се с лъскавата вода, открита под земята. По този начин, разбирането на микроскопичните сили, които предпазват инжектирания въглероден диоксид от разпръскване твърде тънко, би могло да информира как се движи надолу в подземните скали, казват изследователите.

Изследването е публикувано на 17 юли в списанието Physical Review Letters.

Елизабет Голдбаум е включена кикотене, Следвайте науката на живо @wordssidekick, Facebook, Оригинална статия за WordsSideKick.com


Видео Добавка: 1993-0606 Adi Shakti Puja Talk: The Fruit of Knowledge, Cabella, Italy, DP.




Изследване


Учените Наблюдават Как Топлината Се Движи През „Молив” С Бързината На Звука
Учените Наблюдават Как Топлината Се Движи През „Молив” С Бързината На Звука

Тийнейджърите, Без Очите Червеи Имат Напълно Нови Клетки, Разпознаващи Светлината
Тийнейджърите, Без Очите Червеи Имат Напълно Нови Клетки, Разпознаващи Светлината

Наука Новини


Защо Гимнастиките Са Толкова Гъвкави?
Защо Гимнастиките Са Толкова Гъвкави?

Crispr
Crispr "Kill" Превключвател Може Да Направи Редактирането На Човешки Ген По-Безопасно

Най-Опасните Спортове В Америка
Най-Опасните Спортове В Америка

Рядък Ураган От Средата На Ноември Реве За Живот В Тихия Океан
Рядък Ураган От Средата На Ноември Реве За Живот В Тихия Океан

Ооо! Panda Cub Bei Bei Е „Скъпоценно Съкровище“
Ооо! Panda Cub Bei Bei Е „Скъпоценно Съкровище“


BG.WordsSideKick.com
Всички Права Запазени!
Възпроизвеждането На Използваните Материали Оставя Само Prostanovkoy Активна Връзка Към Сайта BG.WordsSideKick.com

© 2005–2019 BG.WordsSideKick.com