马拉高尼现象是什么?

如题所述

马伦哥尼效应(Marangoni effect)是指在流体界面,因为表面张力梯度而造成的传质现象。

两种液体相接触时,表面张力强的液体会将表面张力弱的液体拉过来,因此会出现表面张力弱的液体向强的方面渗透,同一种溶液会因为浓度低而增强表面张力,所以浓溶液也会向稀溶液中渗透。

例如,葡萄酒可能会表现出一种可见的效果,称为“酒的眼泪”。该效果是由于酒精具有比水更低的表面张力和更高的挥发性这一事实的结果。

水/酒精溶液上升到玻璃表面,降低了表面能的玻璃。酒精从薄膜中蒸发,留下具有更高表面张力的液体(更多的水,更少的酒精)。酒精浓度较低的区域(表面张力较大)比酒精浓度较高的区域(玻璃杯中较低)对周围液体的拉力更强。

结果是液体被拉起,直到其自身的重量超过了效果的力量,并且液体从容器的壁上滴落下来。这也可以很容易地通过在光滑的表面上铺一层薄薄的水,然后让一滴酒精落在薄膜的中心来证明。液体会冲出酒精滴落下的区域。

这种现象最早是由意大利物理学家卡罗·马伦哥尼首先在1865年论文中研究发表的,所以被命名。

意义

在地球条件下,在具有沿流体/流体界面的温度梯度的系统中,重力引起的自然对流效应通常比马兰戈尼效应强得多。

许多实验(ESA MASER 1-3)已经在微重力条件下在探空火箭上进行,以在不受重力影响的情况下观察马兰戈尼效应。

国际空间站上进行的热管研究揭示了在地球上暴露于温度梯度的热管导致内部流体在一端蒸发并沿管道迁移,从而使热端干燥,在太空中(重力的影响可以忽略不计),相反的情况发生了,并且管道的热端充满液体。

这是由于马兰戈尼效应以及毛细作用. 流体通过毛细作用被吸入管子的热端。但大部分液体最终仍以液滴的形式出现,距离管子最热的部分不远,这由 Marangoni 流解释。

轴向和径向的温度梯度使流体从热端和管壁流向中心轴。液体形成与管壁接触面积小的液滴,在较冷的液滴和热端的液体之间形成薄膜循环液体。

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