马拉高尼现象是什么?马伦哥尼效应(Marangoni,effect)是指在流体界面,因为表面张力梯度而造成的传质现象。两种液体相...
马拉高尼现象是什么?
马伦哥尼效应(Marangoni effect)是指在流体界面,因为表面张力梯度而造成的传质现象。
两种液体相接触时,表面张力强的液体会将表面张力弱的液体拉过来,因此会出现表面张力弱的液体向强的方面渗透,同一种溶液会因为浓度低而增强表面张力,所以浓溶液也会向稀溶液中渗透。
例如,葡萄酒可能会表现出一种可见的效果,称为“酒的眼泪”。该效果是由于酒精具有比水更低的表面张力和更高的挥发性这一事实的结果。
水/酒精溶液上升到玻璃表面,降低了表面能的玻璃。酒精从薄膜中蒸发,留下具有更高表面张力的液体(更多的水,更少的酒精)。酒精浓度较低的区域(表面张力较大)比酒精浓度较高的区域(玻璃杯中较低)对周围液体的拉力更强。
结果是液体被拉起,直到其自身的重量超过了效果的力量,并且液体从容器的壁上滴落下来。这也可以很容易地通过在光滑的表面上铺一层薄薄的水,然后让一滴酒精落在薄膜的中心来证明。液体会冲出酒精滴落下的区域。
这种现象最早是由意大利物理学家卡罗·马伦哥尼首先在1865年论文中研究发表的,所以被命名。
意义
在地球条件下,在具有沿流体/流体界面的温度梯度的系统中,重力引起的自然对流效应通常比马兰戈尼效应强得多。
许多实验(ESA MASER 1-3)已经在微重力条件下在探空火箭上进行,以在不受重力影响的情况下观察马兰戈尼效应。
在国际空间站上进行的热管研究揭示了在地球上暴露于温度梯度的热管导致内部流体在一端蒸发并沿管道迁移,从而使热端干燥,在太空中(重力的影响可以忽略不计),相反的情况发生了,并且管道的热端充满液体。
这是由于马兰戈尼效应以及毛细作用. 流体通过毛细作用被吸入管子的热端。但大部分液体最终仍以液滴的形式出现,距离管子最热的部分不远,这由 Marangoni 流解释。
轴向和径向的温度梯度使流体从热端和管壁流向中心轴。液体形成与管壁接触面积小的液滴,在较冷的液滴和热端的液体之间形成薄膜循环液体。
和马拉高尼效应差不多的
马拉高尼效应是一种神奇的物理现象,这种现象简单的来说,就是在达成某些特定的条件的情况下,可以让身处在下方的水回流到上方。当然,这个现象也并不是科学家们在撒尿的时候发现的,而是在一次泡茶的过程中发现的。
2008年一位来自阿根廷的物理学的学生,在一次泡茶的过程中惊奇地发现,他在泡茶的时候漂浮在杯子中的茶沫会随着开水的道路,反而会流入到茶壶之中。这就非常神奇了,到底是什么样的力量能使位于下方的茶沫逆流而上,进入到水壶之中呢?原来是物体的表面张力从中作梗。
在两种液体相互接触的时候,表面张力强的液体会将表面张力弱的液体拉过来,这股力会将表面张力弱的液体反向倒吸进表面张力强的液体之中,科学家将这一现象命名为马拉高尼效应。导致这一现象发生的条件有很多,比如液体的浓度含量,温度的高低都会让两种液体产生马拉高尼效应
马拉高尼效应『Marangoni Effect』
最新的研究成果表明,如果在发育着的青蛙胚胎的早期切下其肢体的雏形,使其细胞排列次序改变,然后随意把它放回原处,一条正常的青蛙腿还会发育出来。即位于某一位置的细胞并非注定要成为某一部分,任何细胞都可以依据其整体环境而成为相应器官的一部分。胚胎的各组成部分的形成似乎是由它们在胚胎发育的关键时刻的空间关系所决定的 [5] 。类似的,冬天把柳树的树枝枝叉全部锯掉,只剩下根部,到春天时,原来的根部细胞未必注定只能成为根部细胞,它们会分化,生长成柳树的各部分,如树干、树冠、枝叶等。又如全息照相(Holography)利用光的干涉、衍射原理,将光的振幅、相位以光的干涉条纹的形式记录下来,并在一定的条件下使其再现,从而形成逼真的立体图像。全息照片的每一小部分都记录着物体所有点的信息,所以每一个小片中都能显示出整体画面 [10]。这些事实告诉我们,整体的信息包含于部分之中。
马拉高尼现象的原理是什么
马拉高尼效应,Marangoni Effect,是指当一种液体的液膜当受外界扰动(如温度、浓度)而使液膜局部变薄时,它会在表面张力梯度的作用下形成马拉高尼流,使液体沿最佳路线流回薄液面,进行“修复”。
在热物理学中有一种马拉高尼效应(Marangoni Effect),当一种液体的液膜当受外界扰动(如温度、浓度)而使液膜局部变薄时,它会在表面张力梯度的作用下形成马拉高尼流,使液体沿最佳路线流回薄液面,进行“修复”。
表面张力梯度,低表面张力的液体会沿着梯度向高表面张力处移动。
经常见到的葡萄酒的眼泪,其原理就是Marangoni Effect,在葡萄酒中,酒精的表面张力低于水,而葡萄酒对酒杯润湿,所以当在酒杯壁上的葡萄酒中的酒精因易挥发而浓度变低时,表面张力相对之前随之增大,与酒杯中的酒形成一定梯度,酒会上升,但由于水的重力作用与表面张力之间的失衡,水滴会掉下,即所谓的葡萄酒的眼泪,也称为葡萄酒的腿。
泡泡形成是什么科学因素?
当在水中使用手工皂时,肥皂分子会自然吸附于水与空气之界面,亲水基(-COO)进入水中,而憎水基(烃基端)进入空气中,因而降低水的表面张力,经搅拌带入空气后会使得溶液易于产生泡泡。泡膜有一些弹性,其原理称为Marangoni效应。泡膜因有肥皂分子吸附于泡膜表面(附图),当泡膜被拉伸时,泡膜变薄,肥皂分子变的较少,于是表面张力升高,该处的泡膜就变的不易拉伸,而邻近泡膜含较多肥皂分子,肥皂分子会自然向含较少肥皂分子处移动,此一自然修复现象,就是我们看到的泡泡弹性膜理论,称为Marangoni效应。肥皂分子浓度:浓度太高时当泡膜被拉伸后,过多的肥皂分子(附图),随即扩散至表面,表面张力梯度无法形成,泡膜就越拉越薄而容易破裂。
若浓度适当,就会压缩电双层,使肥皂分子排列更加紧密,就能增加黏度及起泡性。黏度:当泡膜被拉伸时,黏度高可以阻碍肥皂分子移向新生表面的扩散速度,而得到较稳定的泡膜。 肥皂泡泡的存在是因为液体(通常是水)的表面层接触空气处有一种特定的表面张力,导致该层的组织行为像有弹性的膜,肥皂将张力减少到大约是纯水的三分之一。肥皂不会增强泡泡,(因为极性关系,皂分子是不溶于水的)只是稳定它们,藉由一种称为Marangoni效应的作用。随着肥皂泡膜的拉伸,肥皂分子的密度减小,使得表面张力增加。这样,肥皂分子选择性的加强了气泡的最弱部分并倾向于防止它们被进一步拉伸而移动。另外,肥皂分子也减少了水分子的蒸发,使得气泡维持能更久。了解这一原理,对制做手工皂时是否该有添加物?使泡泡发挥最大作用并顺利移除脏污,就有极大帮助了。
对于纯水来说,这个表面张力很大,因此产生空泡后薄薄的泡面很容易被表面张力拉扯而破裂。但是在加进肥皂水后,这种状态就改变了。肥皂中的分子是具有一个疏水段和亲水端的分子,在掺入水中后会大大降低溶液的表面张力,也就使得形成泡泡后,没有足够大的张力去拉扯泡泡表面使其破裂,因此肥皂水能吹起比较大的泡泡来。此外如果仔细观察泡泡表面,能看到美丽的花纹,这个花纹是由于光在照射到泡泡表面后产生干涉所导致的,因此也叫薄膜干涉。随着泡泡的蒸发,当泡泡膜变得越来越薄的时候,由于干涉膜厚度的降低,干涉条纹的颜色也就越来越紫,最后破裂掉。
简单的说就是利用泡泡提高悬浮高度,因为冲水时会改变胶体现象而导致脏污重新聚集成大油污;提高悬浮高度就能让聚集的油污还来不及重新黏附于物体表面就已经顺利被水带走了。
在热物理学中有一种马拉高尼效应(Marangoni Effect)当一种液体的液膜当受外界扰动(如温度、浓度)而使液膜局部变薄时,它会在表面张力梯度的作用下形成马拉高尼流,使液体沿最佳路线流回薄液面,进行“修复”。 液体由于其自身分子间距离较短,因此具有吸引力,而在气相中,分子距离增加,分子引力也迅速下降。因此分子间引力在液-气交界面上就形成了一种张力,即向内和两侧拉扯液面的力,这就是表面张力。
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