Эффект Марангони (Марангони — Гиббса) — явление переноса вещества вдоль границы раздела двух сред, возникающее вследствие наличия градиента поверхностного натяжения. Такая разновидность конвекции называется капиллярной или конвекцией Марангони.
Это явление было впервые обнаружено в 1855 году Джеймсом Томсоном при исследовании причин возникновения так называемых «слёз вина»[1]. В 1865 году Карло Марангони провёл подробное исследование эффекта для своей докторской диссертации[2]. Позже его полное теоретическое объяснение дано Джозайей Гиббсом. Полное теоретическое описание эффекта Марангони на основе уравнений Навье — Стокса и уравнений термодинамики опубликовано Субраманьяном Чандрасекаром в 1961 году.
Механизм явления
Возникновение градиента поверхностного натяжения может быть вызвано градиентом концентрации или градиентом температуры[3]. В последнем случае помимо эффекта Марангони имеет место эффект Бенара и такая конвекция называется термокапиллярной (конвекция Бенара — Марангони). Чем больше у жидкости поверхностное натяжение, тем с большей силой она стягивается. Поэтому при наличии градиента поверхностного натяжения жидкость будет перемещаться в область с большим коэффициентом поверхностного натяжения. Однако, в большинстве случаев эффект Марангони незначителен, поскольку обычно он перекрывается конвекцией жидкости под действием силы тяжести вдоль градиента плотности[источник не указан 137 дней].
Наиболее известное проявление эффекта Марангони — «слёзы вина», является следствием того, что этанол имеет более низкое, чем у воды, поверхностное натяжение. Если спирт смешивается с водой неоднородно, область с меньшей концентрацией алкоголя будет иметь больший коэффициент поверхностного натяжения и стягивает окружающую жидкость сильнее, чем область с более высокой концентрацией спирта. В результате такая смесь имеет тенденцию перетекать в области, где концентрация алкоголя меньше[источник не указан 137 дней]. Такой областью является мениск у стенки бокала, где испарение наиболее интенсивно.
Примечания
- ↑ J. Thomson. On certain curious motions observable on the surfaces of wine and other alcoholic liquours (англ.) // Philosophical Magazine. — 1855. — Vol. 10. — P. 330.
- ↑ C. Marangoni. Sull'espansione delle goccie di un liquido galleggiante sulla superficie di altro liquido (итал.). — 1865.
- ↑ Дородницын В. А, Еленин Г. Г. Симметрия нелинейных явлений // Компьютеры и нелинейные явления. — М.: Наука, 1988. — С. 180. — ISBN 5-02-006624-9 — Тираж 43 000 экз.
Литература
- Ригамонти А., Варламов А., Буздин А. Разговоры физиков за бокалом вина // Квант. — 2005. — № 1. — С. 2—7.
Ссылки
- Эффект Марангони в Технической энциклопедии
Эта страница в последний раз была отредактирована 17 июня 2023 в 10:08.
Обычно почти сразу, изредка в течении часа.