Levetiden for en fordampende væskedråbe

Levetiden for en væskedråbe, der omdannes til damp, kan nu forudsiges takket være en teori udviklet ved University of Warwick. Den nye forståelse kan nu udnyttes i et utal af naturlige og industrielle rammer, hvor levetid for væskedråber styrer en process adfærd og effektivitet.

Vand, der fordamper i damp, er en del af vores daglige eksistens, skaber fjer, der stammer fra en kogende kedel og svulmende skyer som en del af jordens vandcyklus. Fordampning af væskedråber observeres også almindeligt, f.eks. da morgenduggen forsvinder fra et edderkoppespind, og er kritiske for teknologier såsom forbrændingsmotorer til brændstofindsprøjtning og banebrydende fordampningskøleanordninger til næste generations elektronik.

Forskere fra Mathematics Institute og School of Engineering ved University of Warwick har haft papiret "Lifetime of a Nanodroplet:Kinetic Effects &Regime Transitions, "offentliggjort i tidsskriftet Fysisk gennemgangsbreve , hvor de udforsker levetiden for en flydende dråbe.

Nuværende teorier angiver, at dråbens diameter-kvadrat falder i forhold til tiden (klassisk lov); imidlertid, denne periode tegner sig kun for en lille del af faldets udvikling. Når diameteren nærmer sig den ikke-observerbare mikro- og nanoskala, molekylær dynamik skal bruges som virtuelle eksperimenter, og disse viser en overgang til en ny adfærd, med diameteren nu reducerende i forhold til tiden (lov i nanoskala).

Forskning i Warwick har vist, at denne adfærd opstår på grund af kompleks fysik i dampstrømmen, hvilket kan resultere i spring i temperatur på tværs af få molekyler så store som 40 grader! Denne adfærd er kontraintuitiv i forhold til vores daglige oplevelser (på makroskalaen), hvor vi er vant til temperaturer, der ændrer sig relativt gradvist, men skal tages i betragtning for nøjagtigt at forudsige de sidste faser af en fordampende dråbs liv.

Prof Duncan Lockerby fra School of Engineering ved University of Warwick kommenterer:

"Hovedpræstationen her er teoriens evne til hurtigt at forudsige faldets levetid og skabe en modelleringsramme, der opretholder nøjagtighed fra typiske ingeniørskalaer ned til banebrydende nanoskala-applikationer"

Dr.James Sprittles fra Mathematics Institute ved University of Warwick kommenterer:

"Det er fascinerende, at intuition baseret på dagligdags observationer er en hindring, når man forsøger at forstå nanoskala strømme, så det, som i denne undersøgelse, man skal læne sig op af teori for at oplyse os. "