Selv Kemikere Er Forvirret Af Denne Gif Af En Dråbe, Der Spirer Til Dens Domme

{h1}

En viral gif viser en enkelt dråbe flydende spinning som en strålende galakse, indtil den pludselig fordampes. Hvorfor? Godt spørgsmål.

En enkelt dråbe opløsningsmiddel virker som en lille danser på toppen af ​​et bægervand, og smutter efterhånden lidt små runder af sig selv, indtil der ikke er noget tilbage. Nogle, der så det, syntes det lignede en spinde galakse, eller verdens mindste orkan. Alle, der så det, spekulerede på, hvad der var i gang - og det inkluderer forskerne, der gennemførte eksperimentet i 2011.

Det magiske fald af solventstjerner i en GIF kaldet "En dråbe dichlormethan på vand, der spirer ud af eksistensen, når den fordampes", offentliggjorde torsdag den 11. januar til Reddits r / chemicalreactiongifs forum. På trods af sin nyfundne berømmelse (mere end 20 tusind opvoter inden for de første 24 timer), stammer GIF fra et 2011-papir, der blev offentliggjort i den tyske kemidagbog Angewandte Chemie.

Papirets afhandling var simpel: Når du slipper et dråbe dichlormethan (DCM) opløsningsmiddel i et bæger af sæbevand, ser det virkelig ud, virkelig coolt. [Album: Prisvindende billeder taget gennem et mikroskop]

"Dette er et meget let eksperiment og et meget kompliceret fænomen", siger Oliver Steinbock, professor i kemi ved Florida State University og seniorforfatteren på undersøgelsen. "Vi blev meget overrasket over det - og vi er stadig."

For at oprette eksperimentet fyldte Steinbock og hans kollega forskere adskillige bægerglas med forskellige koncentrationer af vand og et fælles laboratorie desinfektionsmiddel kaldet CTAB. Ved hjælp af en pipette tilføjede de en enkelt dråbe DCM - en farveløs væske, der nogle gange blev brugt som affedtningsmiddel - til hvert bægerglas og filmade resultaterne. Hvert forsøg tog omkring 20-30 sekunder i alt og var synligt med det blotte øje.

Så hvad sker der her?

Hver dråbe DCM, som har et relativt lavt kogepunkt, begyndte at fordampe, så snart det forlod pipetten. Men overraskelserne begyndte, da dråberne rørte ved sæbevandsløsningen.

"DCM har en højere densitet end vand, så du ville forvente, at det synker med det samme," fortalte Steinbock WordsSideKick.com. "Men i stedet, så snart det rører ved vandet, spredes en del af det og skaber den slags film, der holder dråbet på overfladen af ​​vandet... det er som en båd, der holder dråben aflat." (Selv om DCM-filmen ikke er synlig i den virale GIF ovenfor, kan du se det klart i flere andre videoer af eksperimentet, som Steinbock har indsendt til YouTube.)

På trods af denne bådlignende film begynder en lille del af dråben at synke. Det er ikke synligt fra top-down udsigtspunktet for denne GIF; Imidlertid danner en lille stråle af faldende bobler under dråbet, når det berører vandet. Den faldende DCM-stråle krymper langsomt dråbens volumen, men forårsager også, at den spinder. "Det er lidt som når du skylder et toilet," sagde Steinbock. "Vandet har en tendens til at begynde at rotere og vride. Og det udløser rotationen af ​​den dråbe, som vi begynder at se."

Inden for få sekunder er dråben på en gang flydende, roterende og fordampet. Som et resultat af disse kombinerede kræfter begynder mindre dråber i sidste ende at løsne sig fra kanten af ​​den større dråbe. Men i stedet for at synke sig, skyder de ud radialt og bevæger sig lige frem over overfladen af ​​filmen, indtil de selv fordamper.

"Disse dråber er selvdrevne," sagde Steinbock. Dette skyldes et fænomen, der kaldes Marangoni-effekten, hvilket siger, at en væske med høj overfladespænding vil trække stærkere end en væske med lav overfladespænding. Denne forskel i spænding skaber en kraft på systemet, der kan føre til bevægelse.

Da DCM i forsøget begynder at fordampe, sænker dråbens overfladespænding udefra. Mindre dråber begynder at danne ved den store dråbe kant, indtil den relativt høje overfladespænding i det omgivende vand trækker de små dråber væk i, hvad Steinbock kalder en "ballistisk" bane. Hver enkelt dråbe bevæger sig lige frem til dens overfladespænding bliver lige så ustabil, hvilket fører til yderligere fragmentering. Til sidst deles dråberne så mange gange, at de ikke længere kan ses. (Et 2017-papir i Fysisk Review Letters forklarer fænomenet yderligere.)

Disse og andre kræfter fortsætter med at spinde og krympe den store DCM-dråbe, indtil den pludselig mister sin symmetri og sputtere gale i total fordampning. Hvorfor går systemet pludselig fra en tilstand af tilsyneladende symmetri til samlede entropiske kaosbaffler selv Steinbock og hans kollegaforskere. På tværs af et halvt dusin eksperimenter kunne de ikke genskabe de nøjagtige mønstre, der ses i denne GIF. "Jeg var lidt modløs til at forstå, hvor kompliceret det virkelig er," sagde Steinbock.

Men kompliceret talte denne lille dråbe opløsningsmiddel alligevel til noget iboende og rent hos mange der så det. Som Reddit bruger MurderSlinky sætte det: "Aldrig før har jeg så meget relateret til en gif, da jeg må denne lille, ubetydelige dot af væske springer målløst i et uendeligt, ligegyldigt hav, mens jeg langsomt bliver noget."

Oprindeligt udgivet på WordsSideKick.com.


Video Supplement: .




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com