Przeciwieństwa się... odpychają

| Ciekawostki
ecstaticist, CC

Od co najmniej 200 lat wiemy, że obiekty o przeciwnych ładunkach przyciągają się. Najnowsze badania wykazały jednak, że krople silnie naładowane przeciwnymi ładunkami... odpychają się.

Do odkrycia tego zjawiska doszło przypadkiem w 2005 roku, gdy William Ristenpart z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis badał ładunki elektryczne w kroplach wody umieszczonych w oleju. Zwykle dwie przeciwnie naładowane krople przyciągały się, co wywoływało ich deformację, utworzenie się stożka Taylora, a następnie zlanie się kropli. Jednak, gdy Ristenpart przypadkowo zbyt mocno naładował krople, zauważył, że odbijały się one od siebie.

Badania niezwykłego zjawiska zajęło uczonemu i jego kolegom trzy ostatnie lata. W końcu naukowcy odkryli, że gdy krople są słabo lub średnio naładowane, tworzące się stożki Taylora są dość krótkie, szerokie, a na ich czubkach występują duże kąty. Przy silnym naładowaniu, krople przyciągają się tak mocno, że stożki stają się długie, wąskie z ostrymi kątami.

Kluczem do rozwiązania zagadki okazały się właśnie różnice w kształtach stożków Taylora. W punkcie kontaktu dwóch kropli zewnętrzne pole elektryczne nie odgrywa już żadnej roli. To, czy krople się zleją zależy wyłącznie od kształtu małego "mostu" tworzonego przez stykające się stożki Taylora. Jeśli tworzą go krótkie, szerokie elementy, wówczas napięcie powierzchniowe kropli przyciąga je do siebie i tworzą jedną dużą kroplę. Jeśli jednak mamy do czynienia z dwoma wąskimi elementami, to napięcie powierzchniowe odpycha je od siebie i krople się odbijają.

Badania Ristenparta będą miały kolosalne znacznie w wielu dziedzinach życia, w których wykorzystywane są zjawiska elektrostatyczne. Wyjaśniają one np. dlaczego, pomimo udoskonalania od stu lat odpowiednich technik, przemysł petrochemiczny nie jest w stanie uzyskać lepszych wyników podczas elektrostatycznego usuwania wody z ropy naftowej. Dokonane odkrycie pozwoli produkować doskonalsze farby, produkować lepsze włókna sztuczne, ulepszyć technikę spektrometrii masowej. Znajdą zastosowanie wszędzie tam, gdzie konieczne jest precyzyjne kontrolowanie niewielkich kropli cieczy. Niewykluczone, że z badań Ristenparta skorzystają też klimatolodzy, gdyż opisane zjawisko może mieć wpływ na formowanie się chmur.

Autor:

Źródło: Science

ładunek elektryczny przyciąganie odpychanie kropla stożek Taylora zlewanie odbijanie