Оказалось, что поверхностное натяжение воды изменяется динамически

Москва, 17:09, 07 Апр 2017, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Поверхностное натяжение жидкости — это показатель силы сцепления, удерживающей молекулы вместе. Оно отвечает за сферическую форму капли и за результат действия поверхностно активных веществ, создающих пузырьков и пену. Значение поверхностного натяжения воды при комнатной температуре известно с точностью до четырех значащих цифр и рекомендовано в качестве стандарта для калибровки других устройств. Новые исследования показывают, что эта величина не является столь универсальной, как считалось ранее.

Недавние эксперименты показывают, что вновь созданная, нетронутая граница воздуха/вода, имеет поверхностное натяжение около 90 мн/м, которое почти на 25 % выше, чем величина равновесия, которая, как известно, равна 72,75 мн/м.

Ученые из Голландии использовали высокоскоростную видеокамеру, чтобы наблюдать за выходом капелек воды, образующихся в результате распада жидкой струйки. Анализ динамики разрыва в масштабах миллисекунд дает поверхностное натяжение около 90 мн/м.

Подобные величины свыше равновесного значения поверхностного натяжения для воды фактически возникают на очень короткий промежуток времени и оставались весьма спорными из-за методологических недостатков. Данный метод изучения распада капель обходится без прежних трудностей — экспериментальная процедура является очень надежной.

Почему такие большие расхождения игнорировались так долго? Причина в том, что первозданное состояние длится меньше, чем миллисекунда. Старые технологии были гораздо медленнее. Еще один примечательный аспект этого открытия — это величина эффекта.

Когда хлорид натрия или гидроксид натрия добавляют к воде в концентрации один моль на литр, равновесная поверхность изменяет напряжение только около 2 мн/м.

В отличие от этого, эффект, замеченный в новых экспериментах, производит изменения в 17 мн/м. Это гораздо больше, чем следствие какого-либо эффекта от добавления электролита!

Есть далеко идущие последствия этого открытия для всех процессов с участием воды в суб-миллисекундных промежутках времени. Например, полная последовательность событий в струйной печати происходит именно в этом диапазоне времени и включает в себя водные чернила, образующие капли. Многие операции опрыскивания, в которых используется вода, также должны быть затронуты — высокое значение натяжения должно сделать более трудным получение небольшой капельки. Кроме того, существует обширная научная литература, которая пытается объяснить значение поверхностного натяжения воды в 73 мн/м, но до сих пор никто не учитывал, что нетронутая поверхность имеет еще большее значение.