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超级计算机揭开了水滴合并在一起的神秘面纱

2019-3-27@艾米 0 评论

英国物理学家和数学家团队使用超级计算机揭示水滴如何融合并粘在一起的隐藏真相。

如果你曾经看过水滴接触和合并,你可能会想到两个小水球越来越近,直到它们的表面重叠并且表面张力将不同的球拉到一个粗糙的整体中。这就是肉眼可见的东西。但是,3月13日发表在《物理评论快报》杂志上的一个使用超级计算机的新模拟描绘了一幅更为复杂的画面。

超级计算机揭开了水滴合并在一起的神秘面纱

该模拟在太空中模拟了两个大小相等的纯水滴,直至单个水分子的水平。科学家们表示,随着液滴靠近在一起,在这些液滴表面形成微小的超快波。水分子的随机运动,称为“热波动”,使得各个分子在接近时跳来跳去。

研究人员称这种表面波纹效应是由分子的热波动引起的,即“热毛细波”。 在这种情况下, 波纹太小, 速度太快, 任何自然实验都无法发现。但模拟显示,小波浪相互接触,形成了接近水滴的前缘。液滴的表面张力(使液滴保持其“液滴”形状的内聚力)抑制波浪,但它们仍然存在,并且当它们彼此靠近时仍然形成液滴的前缘。

彼此水滴靠近时仍然形成液滴的前缘

最终,研究人员发现,这些波相互接触,形成了水滴之间的桥梁。研究人员在一份声明中表示,一旦形成一座桥梁,表面张力就会发挥作用,将更多的涟漪“像夹克上的拉链一样”密封在一起。

研究人员模拟了约500万个水分子,形成两个约0.16英寸(4毫米)宽的水滴。他们写道:整个合并过程在几纳秒时间内就完成了,这对于任何人类相机来说都太快了。

他们写道,虽然他们模拟了漂浮在太空中的两个液滴,但当两个液滴在平坦表面上合并时,可能会产生类似的效果。他们写道,了解这种行为非常重要, 因为它可以帮助解释云内和设计将水从空气中冷凝的机器内部的行为。

本文源自 Live Science ,由米粮仓 艾米 基于创作共用协议(CC BY-NC)发布。

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