带异性电荷的滴状物有时会相斥
来源:百度文库 编辑:神马文学网 时间:2024/04/27 22:20:48
一个众所周知的物理定律是:同性电荷相斥,异性电荷相吸。然而最新的研究发现挑战了这一概念:带有相反电荷的油滴会彼此吸引然后融合,但当电荷变强时油滴之间出现了排斥现象。报告(摘要)发表在今天出版的《自然》杂志上,这一发现将使研究人员重新思考某些重要的工业处理工序,比如从原油中分离水。
这一奇异的现象是在无意中发现的。2005年,加州大学戴维斯分校的化学工程师William Ristenpart正在研究油中悬浮的水滴上电荷的作用。当带有相反电荷的滴状物互相靠近时,它们相互吸引。鉴于滴状物的易变性,吸引使它们发生变形。结果表面形成了名为泰勒圆锥体(Taylor cone)的形状。它们的合并首先从圆锥体尖端的接触开始。但是,当Ristenpart无意间大幅增加了电荷量,奇怪的现象发生了,滴状物没有合并,反而彼此“弹”开了。Ristenpart和同事在随后的三年里,一直研究这一神秘的现象。在高速摄像机的帮助下,他们发现此现象与泰勒圆锥体相关。低电荷量和中等电荷量电场产生的圆锥体是扁平状的,高电荷量产生的圆锥体则是又高又尖。由于滴状物的接触是从圆锥尖开始,液体滴状物之间会存在表面张力,异性电荷产生的电场是互相吸引,但表面张力是互相排斥。所以当表面张力超过电场吸引力,两个滴状物便会从合并变为排斥,圆锥尖之间建立的桥梁就会中断。研究人员发现存在一个临界值,超过临界值,滴状物就会拒绝合并。
这一奇异的现象是在无意中发现的。2005年,加州大学戴维斯分校的化学工程师William Ristenpart正在研究油中悬浮的水滴上电荷的作用。当带有相反电荷的滴状物互相靠近时,它们相互吸引。鉴于滴状物的易变性,吸引使它们发生变形。结果表面形成了名为泰勒圆锥体(Taylor cone)的形状。它们的合并首先从圆锥体尖端的接触开始。但是,当Ristenpart无意间大幅增加了电荷量,奇怪的现象发生了,滴状物没有合并,反而彼此“弹”开了。Ristenpart和同事在随后的三年里,一直研究这一神秘的现象。在高速摄像机的帮助下,他们发现此现象与泰勒圆锥体相关。低电荷量和中等电荷量电场产生的圆锥体是扁平状的,高电荷量产生的圆锥体则是又高又尖。由于滴状物的接触是从圆锥尖开始,液体滴状物之间会存在表面张力,异性电荷产生的电场是互相吸引,但表面张力是互相排斥。所以当表面张力超过电场吸引力,两个滴状物便会从合并变为排斥,圆锥尖之间建立的桥梁就会中断。研究人员发现存在一个临界值,超过临界值,滴状物就会拒绝合并。
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