Γιατί μια σταγόνα πετρελαίου αναπηδά σε κλίση νερού/αιθανόλης και τελικά πέφτει στο βάζο κάτω

Η συμπεριφορά μιας σταγόνας λαδιού σε κλίση νερού/αιθανόλης επηρεάζεται από διάφορους παράγοντες που σχετίζονται με την πυκνότητα και την επιφανειακή τάση. Ακολουθεί μια εξήγηση των παρατηρούμενων φαινομένων:

1. Αρχική αναπήδηση :Όταν εισάγεται μια σταγόνα πετρελαίου στην κλίση νερού/αιθανόλης, αντιμετωπίζει αρχικά ένα αναπήδημα. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το λάδι είναι λιγότερο πυκνό από το νερό και την αιθανόλη, οπότε επιπλέει στην επιφάνεια της κλίσης. Η επιφανειακή τάση του μίγματος νερού και αιθανόλης δημιουργεί ένα φράγμα που αντιστέκεται στο λάδι από το αμέσως βυθισμένο.

2. βαθμίδα πυκνότητας :Καθώς η πτώση λαδιού βρίσκεται στην επιφάνεια, αρχίζει να αλληλεπιδρά με τα μόρια νερού και αιθανόλης. Τα μόρια αιθανόλης διαχέονται βαθμιαία στην πτώση του λαδιού, προκαλώντας την αύξηση της πυκνότητας. Η πυκνότερη πτώση λαδιού γίνεται πιο ευαίσθητη στην έλξη της βαρύτητας.

3. κλίση επιφανειακής τάσης :Ταυτόχρονα, η επιφανειακή τάση του μίγματος νερού/αιθανόλης ποικίλλει σε ολόκληρη την κλίση. Η επιφανειακή τάση είναι γενικά χαμηλότερη σε περιοχές με υψηλότερη συγκέντρωση αιθανόλης. Καθώς η πτώση λαδιού κινείται κατά μήκος της κλίσης, συναντά περιοχές χαμηλότερης επιφανειακής τάσης. Αυτή η μειωμένη επιφανειακή τάση εξασθενεί το φράγμα που εμποδίζει το βύθιση του πετρελαίου.

4. Πτώση στο κάτω μέρος :Τελικά, η συνδυασμένη επίδραση της αυξανόμενης πυκνότητας και της μείωσης της επιφανειακής τάσης προκαλεί την πτώση του λαδιού να ξεπεράσει τη δύναμη πλευστότητας. Η πτώση λαδιού γίνεται πυκνότερη από το περιβάλλον υγρό και σπάει μέσω του φραγμού επιφανειακής τάσης. Ως αποτέλεσμα, πέφτει στο κάτω βάζο, όπου η συγκέντρωση αιθανόλης είναι υψηλότερη και η πυκνότητα του υγρού είναι πιο κοντά σε εκείνη του ελαίου.

Συνοπτικά, η αναπήδηση της πτώσης του λαδιού και η τελική πτώση του στο βάζο καθορίζονται από την κλίση της πυκνότητας και της επιφανειακής τάξης εντός του μίγματος νερού/αιθανόλης. Η πτώση αρχικά επιπλέει λόγω της χαμηλότερης πυκνότητας και του φραγμού της επιφανειακής τάσης, αλλά καθώς αλληλεπιδρά με την κλίση, η πυκνότητα της αυξάνεται ενώ η επιφανειακή τάση μειώνεται, προκαλώντας την βύθιση και την εγκατάστασή του στο κάτω μέρος.