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你以为马拉高尼效应可以让水流逆行已经很秀了么?在1992年,科学家们还注意到马拉高尼效应的另一个反常识的神奇技能。
咱们知道,水滴落到杯子里,会和杯子里的水融合在一起,这在物理学上叫做合并(coalesce)。
我们之前介绍过,通过振动液面,可以让液滴长时间不合并。
那年,国际航天任务 Spacelab mission D2的宇航员以及意大利那不勒斯大学的物理学家 Rodolfo Monti在 Onset实验中观察到让两个液滴不融合的方法,那就是制造巨大的温差。
这个神奇的现象引起了不少物理学家的兴趣,他们认为,这就是马拉高尼效应作怪。
原来,除了上面讲到的表面张力差(表面张力梯度),温差(温度梯度)也可以促成马拉高尼效应,因为温度越高,表面张力越小。
Monti后来和同事们做了这样一种装置,上面的仪器悬挂着一滴液体,下面是同样液体形成的水平液面。
他们发现,如果温差很大,那么上面这滴液体死活不会和下面的液面融合。
更有趣的是,只要维持这样的温差,哪怕强行把液滴按到下面的液面以下,它也不愿意融合,把自己活活扭成了气球。
如果上方液滴和下方液面温差很大,那么液滴就不会和下面的液体融合。
但是,如果两个液体的温度完全一致,它们在几毫秒内就会融合。
那么,马拉高尼流是如何阻止液滴合并的呢?
这是因为上下液体之间存在温差,因此上面的液滴和下面的液面中都存在马拉高尼流。而这两股对冲的马拉高尼流搅动周围气体,使液体之间存在一层轻薄无感的气体,正是这层气体阻止了上下液体的合并。这个过程简而言之就是“冷朝热风”。
换成两滴液滴也是一样,两滴温差很大的硅油无法合并——
温差很大的液滴无法融合。
这个现象在焊接和制造合金时有很大的应用,因为在高温下熔化的金属也会遇到类似的问题。当然,在冬天冰冷的厕所里,大家也能看到带着余温的废液在尿池中最后的倔强。
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