Zelfs Chemici Zijn Verbluft Door Deze Gif Van Een Druppel Die Spiraalt Voor Zijn Ondergang

{h1}

Een virale gif toont een enkele druppel vloeistof die ronddraait als een glorieus sterrenstelsel totdat het plotseling verdampt. Waarom? Goede vraag.

Een enkele druppel oplosmiddel wervelt als een kleine danser bovenop een beker water, waardoor beetje ronde stukjes van zichzelf geleidelijk overboord worden gegooid totdat er niets meer overblijft. Sommigen die het zagen, dachten dat het leek op een ronddraaiend sterrenstelsel, of 's werelds kleinste orkaan. Iedereen die het zag, vroeg zich af wat er in godsnaam aan de hand was - en dat geldt ook voor de onderzoekers die het experiment in 2011 hebben uitgevoerd.

De magische druppel oplosmiddelsterren in een GIF genaamd "Een druppel dichloormethaan op water dat uit het bestaan ​​verdampt terwijl het verdampt", plaatste donderdag (11 januari) op ​​Reddit's forum r / chemicalreactiongifs. Ondanks zijn hernieuwde bekendheid (meer dan 20 duizend upvotes binnen de eerste 24 uur), kwam de GIF voort uit een artikel uit 2011 gepubliceerd in het Duitse chemietijdschrift Angewandte Chemie.

De scriptie van het proefschrift was simpel: als je een druppeltje dichloormethaan (DCM) -oplosmiddel in een beker zeepwater laat lopen, ziet het er echt heel gaaf uit. [Album: winnende foto's gemaakt met een microscoop]

"Dit is een zeer eenvoudig experiment, en een zeer gecompliceerd fenomeen," zei Oliver Steinbock, een professor in de chemie aan de Florida State University, en de senior auteur van het onderzoek. "We waren er erg verrast door - en dat zijn we nog steeds."

Om het experiment op te zetten, vulden Steinbock en zijn collega-onderzoekers verschillende bekers met verschillende concentraties water en een algemeen labedesinfectiemiddel met de naam CTAB. Met behulp van een pipet werd aan elke beker een enkele druppel DCM - een kleurloze vloeistof die soms als ontvetter werd gebruikt - toegevoegd en de resultaten gefilmd. Elke proef nam in totaal ongeveer 20-30 seconden in beslag en was zichtbaar met het blote oog.

Wat is hier aan de hand?

Elke druppel DCM, die een relatief laag kookpunt heeft, begon te verdampen zodra het de pipet verliet. Maar de verrassingen begonnen toen de druppels de oplossing met zeepwater aanraakten.

"DCM heeft een hogere dichtheid dan water, dus je zou verwachten dat het meteen zou zinken," vertelde Steinbock aan WordsSideKick.com. "Maar in plaats daarvan, zodra het het water raakt, verspreidt een deel ervan zich en creëert dit soort film dat de druppel op het oppervlak van het water vasthoudt... het is als een boot die de druppel drijft." (Hoewel de DCM-film niet zichtbaar is in de bovenstaande virale GIF, kunt u deze duidelijk zien in verschillende andere video's van het experiment dat Steinbock op YouTube heeft geplaatst.)

Ondanks deze bootachtige film begint een klein deel van de druppel te zinken. Het is niet zichtbaar vanaf het top-down-punt van deze GIF; er vormt zich echter een kleine straal vallende belletjes onder de druppel zodra deze het water raakt. De vallende DCM-jet verlaagt langzaam het volume van de druppel, maar laat hem ook draaien. "Het lijkt een beetje op het spoelen van een toilet," zei Steinbock. "Het water heeft de neiging om te beginnen te draaien en draaien, en dat veroorzaakt de rotatie van de druppel die we beginnen te zien."

Binnen enkele seconden zweeft, roteert en verdampt de druppel. Als gevolg van deze gecombineerde krachten beginnen kleinere druppeltjes uiteindelijk los te komen van de rand van de grotere druppel. Maar in plaats van zichzelf te laten zakken, schieten ze radiaal uit en bewegen ze recht vooruit over het oppervlak van de film totdat ze zelf verdampen.

"Deze druppels zijn zelfaandrijvend," zei Steinbock. Dit komt door een fenomeen genaamd het Marangoni-effect, dat stelt dat een vloeistof met een hoge oppervlaktespanning sterker zal trekken dan een vloeistof met een lage oppervlaktespanning. Dit verschil in spanning creëert een kracht op het systeem die tot beweging kan leiden.

Naarmate de DCM in het experiment begint te verdampen, daalt de oppervlaktespanning van de druppel van buiten naar binnen. Kleinere druppeltjes beginnen zich te vormen aan de rand van de grote druppel, totdat de relatief hoge oppervlaktespanning van het omringende water de kleine druppeltjes wegtrekt in wat Steinbock noemt een "ballistisch" traject. Elke individuele druppel beweegt rechtdoor totdat zijn oppervlaktespanning even instabiel wordt, wat leidt tot verdere fragmentatie. Uiteindelijk splitsen de druppels zich zo vaak dat ze niet meer zichtbaar zijn. (Een paper uit 2017 in Physical Review Letters verklaart het fenomeen verder.)

Deze en andere krachten blijven draaien en krimpen de grote DCM-druppel totdat deze plotseling zijn symmetrie verliest en spettert tot totale verdamping. Waarom het systeem plotseling van een toestand van schijnbare symmetrie naar totale entropische chaosafgietsels gaat, zelfs Steinbock en zijn collega-onderzoekers. Tijdens zes experimenten konden ze de exacte patronen in deze GIF niet opnieuw maken. "Ik was een beetje ontmoedigd om te begrijpen hoe ingewikkeld het eigenlijk is," zei Steinbock.

Hoe ingewikkeld ook, deze kleine druppel oplosmiddel sprak desondanks tot iets intrinsiek en puur in velen die het zagen. Zoals Reddit-gebruiker MurderSlinky het zei: "Nooit eerder heb ik zo veel te maken gehad met een gif als met deze kleine, onbeduidende punt van vloeistof die doelloos ronddraait in een eindeloze, onverschillige zee terwijl het langzaam niets meer wordt."

Oorspronkelijk gepubliceerd op WordsSideKick.com.


Video Supplement: .




Onderzoek


Hoe Vuilstortplaatsen Werken
Hoe Vuilstortplaatsen Werken

Het Cash-Landrum Ufo-Incident
Het Cash-Landrum Ufo-Incident

Science Nieuws


In De Vs Heeft 1 Op De 5 Tieners Een Ernstige Psychische Stoornis
In De Vs Heeft 1 Op De 5 Tieners Een Ernstige Psychische Stoornis

1,2 Miljoen Amerikaanse Niet-Joden Voelen Zich 'Jood-Achtig'
1,2 Miljoen Amerikaanse Niet-Joden Voelen Zich 'Jood-Achtig'

Earth'S Core 1,000 Degrees Hotter Than Expected
Earth'S Core 1,000 Degrees Hotter Than Expected

Hoe Tattoo-Artiesten Kunnen Helpen Huidkanker Te Verminderen
Hoe Tattoo-Artiesten Kunnen Helpen Huidkanker Te Verminderen

Moet U Zich Zorgen Maken Over Microplastics In Gebotteld Water?
Moet U Zich Zorgen Maken Over Microplastics In Gebotteld Water?


WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com