Interested Article - Эффект Марангони

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 .

«Слёзы вина» отчётливо видны на тени, отбрасываемой бокалом

Это явление было впервые обнаружено в 1855 году Джеймсом Томсоном при исследовании причин возникновения так называемых « слёз вина » . В 1865 году провёл подробное исследование эффекта для своей докторской диссертации . 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 . 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 222 дня

]} .

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 222 дня

]} . Такой областью является мениск у стенки бокала, где испарение наиболее интенсивно.

Примечания

J. Thomson. (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.