Πώς λειτουργεί ένας «αντίστροφος ψεκαστήρας»; Οι ερευνητές επιλύουν το παζλ παλιό φυσικό
Ένας αντίστροφος ψεκαστήρας είναι μια συσκευή που δημιουργεί μια ομίχλη νερού, τραβώντας νερό σε ένα σωλήνα και στη συνέχεια ψεκάζοντάς το από την κορυφή. Αυτή η διαδικασία τροφοδοτείται με τριχοειδή δράση, η οποία είναι η ικανότητα ενός υγρού να ρέει σε στενούς χώρους χωρίς τη βοήθεια εξωτερικών δυνάμεων όπως η βαρύτητα.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα συνδυασμό πειραματικών μετρήσεων και προσομοιώσεων υπολογιστών για να κατανοήσουν τη φυσική του αντίστροφου ψεκαστήρα. Διαπίστωσαν ότι το κλειδί για τη λειτουργία της συσκευής είναι ο σχηματισμός μιας λεπτής μεμβράνης νερού στο εσωτερικό του σωλήνα. Αυτή η μεμβράνη είναι μόνο λίγα μικρομέτρια πάχους, αλλά αρκεί να δημιουργηθεί μια διαφορά πίεσης που αντλεί νερό μέχρι το σωλήνα.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν επίσης ότι το σχήμα του σωλήνα είναι σημαντικό για τον ψεκαστήρα να λειτουργήσει σωστά. Ο σωλήνας πρέπει να είναι ελαφρώς κωνικός, με το ευρύτερο τμήμα στο κάτω μέρος. Αυτό το σχήμα βοηθά στη δημιουργία του λεπτού μεμβράνης νερού που είναι απαραίτητο για την εμφάνιση τριχοειδών δράσης.
Τα ευρήματα αυτής της μελέτης θα μπορούσαν να έχουν αρκετές εφαρμογές, όπως στην ανάπτυξη νέων τύπων συστημάτων ψύξης και φίλτρων νερού.
Εδώ είναι μια πιο λεπτομερής εξήγηση για το πώς λειτουργεί ένας αντίστροφος ψεκαστήρας:
1. Όταν ο αντίστροφος ψεκαστήρας τοποθετείται σε ένα δοχείο νερού, το νερό καταρρέει το σωλήνα με τριχοειδή δράση.
2. Το νερό σχηματίζει μια λεπτή μεμβράνη στο εσωτερικό του σωλήνα.
3. Η διαφορά πίεσης μεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού του σωλήνα προκαλεί την ψεκασμό του νερού στην κορυφή του σωλήνα.
4. Το σχήμα του σωλήνα βοηθά στη δημιουργία του λεπτού μεμβράνης νερού που είναι απαραίτητο για την εμφάνιση τριχοειδών δράσης.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν επίσης ότι ο ρυθμός με τον οποίο το νερό ψεκάζεται από το σωλήνα μπορεί να ελεγχθεί με την αλλαγή της θερμοκρασίας του νερού. Όταν το νερό είναι θερμότερο, είναι λιγότερο ιξώδες και έτσι ρέει πιο εύκολα μέσω του σωλήνα. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα υψηλότερο ποσοστό ψεκασμού.
Τα ευρήματα αυτής της μελέτης θα μπορούσαν να έχουν αρκετές εφαρμογές, όπως στην ανάπτυξη νέων τύπων συστημάτων ψύξης και φίλτρων νερού. Για παράδειγμα, ένας αντίστροφος ψεκαστήρας θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να δροσίσει ένα δωμάτιο με ψεκασμό νερού στον αέρα. Το νερό θα εξατμιστεί και η εξάτμιση θα δροσίσει τον αέρα. Ένας αντίστροφος ψεκαστήρας θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για να φιλτράρει το νερό αφαιρώντας τις ακαθαρσίες από το νερό. Το νερό θα καταρρεύσει το σωλήνα και οι ακαθαρσίες θα παγιδευτούν στο φίλτρο.
