Hvordan fungerer en 'omvendt sprinkler'? Forskere løser årtier gammelt fysikpuslespil

En omvendt sprinkler er en enhed, der skaber en vandtåge ved at trække vand op i et rør og derefter sprøjte det ud i toppen. Denne proces er drevet af kapillærvirkning, som er en væskes evne til at strømme i snævre rum uden hjælp fra eksterne kræfter som tyngdekraften.

Forskerne brugte en kombination af eksperimentelle målinger og computersimuleringer til at forstå fysikken i den omvendte sprinkler. De fandt ud af, at nøglen til enhedens funktion er dannelsen af ​​en tynd film af vand på indersiden af ​​røret. Denne film er kun et par mikrometer tyk, men den er nok til at skabe en trykforskel, der trækker vand op i røret.

Forskerne fandt også ud af, at formen på røret er vigtig for, at sprinkleren fungerer korrekt. Røret skal være let konisk, med den bredeste del i bunden. Denne form hjælper med at skabe den tynde hinde af vand, der er nødvendig for, at kapillærvirkning kan opstå.

Resultaterne af denne undersøgelse kan have en række anvendelser, såsom i udviklingen af ​​nye typer kølesystemer og vandfiltre.

Her er en mere detaljeret forklaring på, hvordan en omvendt sprinkler virker:

1. Når den omvendte sprinkler placeres i en beholder med vand, trækkes vandet op i røret ved kapillærvirkning.

2. Vandet danner en tynd hinde på indersiden af ​​røret.

3. Trykforskellen mellem indersiden og ydersiden af ​​røret gør, at vandet sprøjtes ud i toppen af ​​røret.

4. Formen på røret hjælper med at skabe den tynde film af vand, som er nødvendig for, at kapillærvirkning kan opstå.

Forskerne fandt også ud af, at den hastighed, hvormed vandet sprøjtes ud af røret, kan styres ved at ændre temperaturen på vandet. Når vandet er varmere, er det mindre tyktflydende, og derfor flyder det lettere gennem røret. Dette resulterer i en højere sprøjtehastighed.

Resultaterne af denne undersøgelse kan have en række anvendelser, såsom i udviklingen af ​​nye typer kølesystemer og vandfiltre. For eksempel kan en omvendt sprinkler bruges til at køle et rum ned ved at sprøjte vand ud i luften. Vandet ville fordampe, og fordampningen ville afkøle luften. En omvendt sprinkler kan også bruges til at filtrere vand ved at fjerne urenheder fra vandet. Vandet ville blive trukket op i røret, og urenhederne ville blive fanget på filteret.