Băn khoăn về Nước Tràn

Khi bạn làm đổ đồ uống lên mặt bàn, chất lỏng sẽ lan ra và sau đó dừng lại, để lại một vũng nước có ranh giới rõ ràng. Tuy nhiên, các công thức mà các nhà khoa học sử dụng để mô tả một dòng chất lỏng như vậy nói rằng nước chỉ nên tiếp tục lan rộng ra vô tận. Mọi người đều biết đó không phải là trường hợp — nhưng tại sao? Hiểu được câu trả lời là điều cần thiết cho các quá trình từ bôi trơn bánh răng đến cô lập carbon dioxide.



Ruben Juanes, một phó giáo sư về kỹ thuật dân dụng và môi trường, cùng với nghiên cứu sinh Amir Pahlavan, cộng sự nghiên cứu Luis Cueto-Felgueroso, và giáo sư kỹ thuật cơ khí Gareth McKinley, PhD ’91, gần đây đã tìm ra câu trả lời cho câu hỏi hóc búa lâu đời này.

Mô hình màng mỏng cổ điển mô tả sự lan rộng của một màng chất lỏng, nhưng nó không dự đoán nó dừng lại, Pahlavan nói. Ông giải thích, hóa ra vấn đề nằm ở quy mô lớn: Điều thực sự ngăn vũng nước lại là các lực chỉ tác động ở quy mô nano. Và mặc dù những lực này rất nhỏ, nhưng tác động của chúng sẽ thay đổi hành vi của chất lỏng theo cách rõ ràng ở quy mô lớn hơn nhiều.





Các lực liên phân tử này, giảm mạnh theo khoảng cách, chỉ đóng một vai trò nào đó đối với các vật thể cực kỳ gần nhau. Gần mép vũng nước, màng chất lỏng trở nên mỏng dần và bề mặt trên và dưới gần như chạm vào nhau. Ở đó, giao diện lỏng-rắn và lỏng-không khí đủ gần để lực giữa các phân tử tác động lên chúng. Pahlavan nói rằng đây là những lực liên phân tử còn thiếu trong mô tả vĩ mô. Mặc dù người ta biết rằng các lực này cần phải được tính đến, nhưng các mô hình được đề xuất trước đó đã không thể khớp một cách nhất quán với các quan sát thực nghiệm. Bằng cách tính toán sự thay đổi ở quy mô nano của sức căng bề mặt gần mép vũng nước, mô hình của các nhà nghiên cứu MIT giải quyết nhiều mâu thuẫn trong các mô hình trước đó.

Các nguyên tắc liên quan ảnh hưởng đến nhiều tình huống khác trong đó khả năng tính toán cách chất lỏng hoạt động có thể gây ra những hậu quả quan trọng, từ bôi trơn đến hệ thống làm mát. Ví dụ, đối với quá trình cô lập carbon — loại bỏ carbon dioxide khỏi khí thải từ nhiên liệu hóa thạch và bơm nó vào các thành tạo dưới lòng đất — hiểu cách chất lỏng sẽ lan truyền qua các lỗ rỗng trong đá là điều cần thiết để dự đoán mức độ ổn định của loại hình lưu trữ này.

lỗ đen nhỏ nhất có thể

Bạn bắt đầu với một thứ rất đơn giản, như sự lan rộng của một vũng nước, nhưng bạn đạt được điều gì đó rất cơ bản về lực liên phân tử, Juanes nói. Cùng một quá trình, cùng một vật lý, sẽ diễn ra trong nhiều dòng chảy phức tạp.



giấu

Công Nghệ ThựC Tế.

Thể LoạI

Chưa Được Phân Loại

Công Nghệ

Công Nghệ Sinh Học

Chính Sách Công Nghệ

Khí Hậu Thay Đổi

Con Người Và Công Nghệ

Thung Lũng Silicon

Tin Học

Tạp Chí Mit News

Trí Tuệ Nhân Tạo

Khoảng Trống

Những Thành Phố Thông Minh

Chuỗi Khối

Câu Chuyện Nổi Bật

Hồ Sơ Cựu Sinh Viên

Kết Nối Cựu Sinh Viên

Tính Năng Mit News

1865

Quan Điểm Của Tôi

77 Đại Lộ Mass

Gặp Gỡ Tác Giả

Hồ Sơ Hào Phóng

Đã Nhìn Thấy Trong Khuôn Viên Trường

Thư Của Cựu Sinh Viên

Tin Tức

Bầu Cử 2020

Có Chỉ Mục

Dưới Mái Vòm

Vòi Chữa Cháy

Truyện Vô Hạn

Dự Án Công Nghệ Đại Dịch

Từ Tổng Thống

Truyện Bìa

Triển Lãm Ảnh

Tạp Chí Tin Tức Mit

Đề XuấT