Дмитрий Побединский на канале Qwerty показал, как сделать разноцветные красивые разводы, основанные на эффекте Марангони.
Что общего между всеми этими предметами? Оказывается, все они могут проиллюстрировать удивительный эффект Марангони. Речь об очень ярком физическом явлении. Посмотрим, как выглядят разноцветные прекрасные узоры от разводов.
Необходимо налить на тарелку молока, добавить несколько капель пищевого красителя, обмакнуть ватку в средстве для мытья посуды и коснуться в центре. Посмотрите, какой фонтан красок! Просто настоящий физический фейрверк! Давайте же разберемся, как это работает, как связано с бутылкой вина и прочими предметами. Но для начала нужно разобраться, что такое поверхностное натяжение? Благодаря ему можно налить воды в стакан с горочкой. Как это работает? Как получается, что жидкость не проливается?
На фото ниже получившиеся в результате опыта разноцветные переливающиеся всеми красками разводы.
Вообразите себе молекулы жидкости. Они плотно друг к другу расположены и немножечко притягиваются те молекулы, которые находятся в толще жидкости. Притягиваются вверх, вниз, в стороны. И поэтому все силы, действующие на них, скомпенсированы, уравновешены. Эти молекулы чувствуют себя свободными, могут перетекать куда “хотят” и ведут себя, как нормальная жидкость. Но молекулы на поверхности притягиваются только внутрь, для них силы притяжения не скомпенсированы. Чтобы их не затягивало постоянно внутрь, становятся немножечко ближе друг к другу. От этого сила притяжения между ними увеличивается и компенсирует затягивающую внутрь силу.
Посмотрите на поверхность. Как будто возникает тонкая прочная пленка, в которой молекулы сильнее притягиваются друг к другу. Чтобы разорвать эту пленку, необходимо приложить некоторые усилия. Это и называют поверхностным натяжением. Благодаря ему над стаканом способна создаваться горка. Легкие предметы, такие как иголки, скрепки, а также насекомые могут держаться на поверхности. Конечно же из-за этого пловцы выглядят так красиво. Хотя они и так хороши, но это добавляет эффектности.
Чтобы наглядно показать эффект Марангони с разноцветными разводами, сделаем следующий опыт. Возьмем тарелку с водой, на поверхность насыпаем немного перца для наглядности, и в центр поместим капельку моющего средства или жидкого мыла. Поверхность воды начинает расходиться во все стороны от мыла. Это и есть эффект Марангони.
Как же это работает? Дело в том, что молекулы мыла притягиваются друг к другу намного слабее, чем молекулы воды. У мыла меньше коэффициент поверхностного натяжения, и когда оно оказывается на поверхности воды, то растягивается во все стороны молекулами воды. Ничто это компенсировать не может, ведь молекулы мыла притягиваются друг к другуслабее. Это и есть эффект. Движение поверхности жидкости в область с большим коэффициентом поверхностного натяжения. То же самое происходило с молоком, когда мы добавляли в него моющее средство.
Используя этот эффект, можно построить реактивный мыльный кораблик. Для этого необходимо вырезать кораблик определенной формы, обязательно с выемкой посередине. Опустить на воду и в центре капнуть немножечко моющего средства. Тогда вода устремляется прочь от него, точнее растягивает мыльную пленку. Возникает реактивная струя, благодаря которой кораблик движется.
Ну и напоследок самое вкусное, связанное с темой разноцветных узоров и разводов, но теперь на стеклянных поверхностях. Посмотрите, после того как вы налили вино в бокал и дали ему постоять, на стенках могут образоваться очень интересные капли. То поднимающиеся, то стекающие обратно. Их называют слезы вина. И в этом тоже замешан эффект Марангони. В общем тут дело вот в чем. Коэффициент поверхностного натяжения зависит от содержания этилового спирта в жидкости. Чем больше спирта, тем меньше коэффициент. С поверхности стенок всегда происходит испарение напитка. Причем неравномерное. Спирт испаряется быстрее, чем вода. При этом чем выше находится на стенке вино, тем сильнее испарение спирта. Получается, что на стенке бокала вверху спирта мало, а внизу больше. Значит, вверху поверхностное натяжение больше. Поэтому, согласно Марангони она начинает перетекать туда наверх. Так и появляются эти слезы. Ну а дальше под действием гравитации капли стекают обратно. Это можно наблюдать со всеми спиртосодержащими напитками. Чем больше содержание спирта, тем сильнее эффект.
Как видите, удивительные вещи происходят прямо под нашим носом. Так что не вешайте его никогда не переставайте удивляться, всегда ищите что-то необычное и старайтесь найти этому объяснение. Это всегда весело, особенно если это явление с алкоголем. Смотрите опыты на видео и любуйтесь разноцветными разводами, которые базируются на открытии Марангони.