Putinele pline de noroi, create de furtunile de vară, își datorează granițele din gropile de pe trotuar sau de pe sol. Dar dacă un pahar de vin se varsă pe un blat (ipotetic) perfect plat, ce împiedică balta să se răspândească pentru totdeauna? Până acum, descrierea fizicienilor a fluxurilor de fluide nu putea să dea seama de ce se opresc bălțile.
Cercetătorii de la Institutul de Tehnologie din Massachusetts au răspunsul, raportează Charles Q. Choi pentru Inside Science .
Folosind modelul clasic, fizicienii ar descrie răspândirea lichidului ca urmare a unei „competiții între gravitație și tensiune superficială”, scrie Choi. Gravitatea trage lichid în jos și răspândește băltoaca, în timp ce tensiunea superficială, în care moleculele atârnă strâns unele de altele, face ca picăturile să fie crescute.
Cu toate că modelul clasic poate fi folosit pentru a explica forma finală a unei bălți, nu explică modul în care băltoaca a început să se răspândească în primul rând. În schimb, calculele implică faptul că forțele de la marginea bălții ar fi prea puternice pentru a permite răspândirea deloc. „În viziunea macroscopică a acestei probleme, nu există nimic care să împiedice răspândirea bălții. Aici lipsește ceva ”, explică Amir Pahlavan, student absolvent la MIT într-un comunicat de presă.
În mod clar, bălțile se răspândesc, așa că fizicienii își modifică modelul pentru a explica de ce. Michael Schirber scrie pentru APS Physics :
O soluție populară este să presupunem că o peliculă microscopică subțire acoperă suprafața înaintea bălții. Astfel de filme precursoare au fost observate pentru bălțile care se extind complet până la o foaie plană subțire - așa-numita carcasă „umezire completă” - dar nu pot explica bălți care se întind pe distanțe scurte și apoi se opresc (umezire parțială).
Acum, Pahlavan și colegii săi și-au dat seama ce oprește baltă - forțele care acționează la nano-scală. Cercetătorii au considerat o peliculă cu un lichid mai mic de 100 de nanometri, unde ceva numit forța van der Waals începe să acționeze. Această interacțiune descrie un fenomen în care norul de electroni care zboară în jurul unui atom fluctuează aleatoriu și încărcarea lor tinde să se strângă într-o zonă a unei molecule, creând zone ușor pozitive și ușor negative. Moleculele învecinate fac la fel, cu rezultatul că moleculele sunt atrase sau respinse unele de altele.
Aceste forțe, care acționează în interiorul lichidului, aerul din jurul bălții și suprafața pe care se află băltoaca sunt suficiente pentru a nu se răspândi băltoaca, indiferent de dimensiunea acesteia. Cercetătorii și-au publicat rezultatele în revista Physical Review Letters .
Modelul lor ar putea avea aplicații pentru o serie de lucruri, de la modul de răcire a aparatelor electronice, curgând lichid peste ele, până la sechestrarea dioxidului de carbon sub pământ (unele planuri includ injectarea unui lichid încărcat cu dioxid de carbon în roca poroasă). Dar pentru aceste aplicații, cercetătorii vor trebui să extindă modelul pentru a explica modul în care lichidele curg pe suprafețe accidentate. „O suprafață reală nu este niciodată complet plană și netedă”, spune Pahlavan pentru Choi pentru Inside Science . „[T] iată întotdeauna o grosime de luat în seamă, ceea ce face să apară multe caracteristici noi.”
