La tensión superficial de un líquido es una medida de las fuerzas cohesivas que mantienen unidas las moléculas. Es responsable de una gota de agua que asume una forma esférica y de los efectos de los tensioactivos para producir burbujas y espumas. El valor de la tensión superficialdel agua a temperatura ambiente es conocida con precisión por cuatro cifras significativas y se recomienda como estándar para la calibración de otros dispositivos. Una nueva investigación en la que participan Ines Hauner y Daniel Bonn Instituto de Física ahora muestra que este valor no es tan universalcomo se creía anteriormente.
Los experimentos recientes muestran, sorprendentemente, que una interfaz aire / agua prístina recién creada tiene una tensión superficial que es aproximadamente un 25% más alta que el valor de equilibrio, que se sabe que es 72.75 mN / m. Investigadores de Amsterdam, Burdeos ySydney muestra que una nueva interfaz aire / agua desequilibrada tiene una tensión superficial de alrededor de 90 mN / m. Utilizaron una cámara de video de alta velocidad para observar la liberación de una gota de agua resultante de la ruptura del cuello del líquido que conecta la gota ael orificio - ver imagen. Su análisis de la dinámica de ruptura en una escala de tiempo de milisegundos da una tensión superficial de alrededor de 90 mN / m.
En el pasado, se informaron valores de tensión superficial similares al agua por encima del equilibrio en escalas de tiempo tan cortas. Sin embargo, todos han sido muy controvertidos debido a deficiencias metodológicas. En contraste, el profesor Bonn afirma que "elEl método de estudio de la ruptura de gotas prescinde de las dificultades previas: el procedimiento experimental es muy robusto y la dinámica de pinch-off asociada se entiende bien ".
¿Por qué se ha pasado por alto una discrepancia tan grande durante tanto tiempo? La razón es que la vida útil del estado prístino es inferior a un milisegundo. Las tecnologías más antiguas tienen tiempos de respuesta más lentos; solo los métodos modernos analizan regímenes de microsegundos. Otro aspecto notable de este descubrimientoes la magnitud del efecto. Cuando se agrega cloruro de sodio o hidróxido de sodio al agua en una concentración de un mol por litro, la tensión superficial de equilibrio cambia solo alrededor de 2 mN / m. En contraste, el efecto reportado en los nuevos experimentos produceun cambio de 17 mN / m. Esto es mucho mayor que la consecuencia de cualquier efecto electrolítico y debe involucrar la estructura del agua interfacial.
Existen profundas consecuencias de este descubrimiento para todos los procesos que involucran agua en tiempos de menos de milisegundos. Por ejemplo, la secuencia completa de eventos en la impresión de inyección de tinta ocurre en este rango de tiempo e involucra tintas acuosas que forman gotas a frecuencias de MHz. Muchas aplicaciones de pulverización enqué agua se usa también debería verse afectada: un alto valor de la tensión debería dificultar la producción de pequeñas gotas. Además, existe una vasta literatura que intenta explicar el valor de la tensión superficial del agua de 73 mN / m, pero hasta ahora nadie consideró que la superficie prístina tenga un valor aún mayor.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universiteit van Amsterdam UVA . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :