迷人的纳米级分析揭示了蒸发液滴的使用寿命

时间:2019-10-21 21:49 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

迷人的纳米级分析揭示了蒸发液滴的使用寿命

  液体每天都蒸发成蒸气,但是液滴完全蒸发所需的时间仍然是个谜

  华威大学的研究人员已经将此过程分析到了纳米级,以揭示蒸气流中令人着迷的新物理学。

  可以准确预测液滴寿命的新理论现在可以用于工程设计

  现在,借助沃里克大学开发的理论,可以预测变成水蒸气的液滴的寿命。现在,可以在无数的自然和工业环境中利用新的理解,在这些环境中,液滴的寿命决定着过程的行为和效率。

  蒸发成蒸气的水构成了我们日常生活的一部分,形成了从沸腾的水壶中散发出来的羽毛,而膨胀的云又是地球水循环的一部分。通常还会观察到蒸发液滴,例如,随着晨露从蜘蛛网上消失,这对于诸如喷油内燃机和用于下一代电子设备的尖端蒸发冷却装置之类的技术至关重要。

  华威大学数学学院和工程学院的研究人员发表了论文“ 纳米液滴的寿命:动力学效应和状态转变”。发表于2019年10月9日的《物理评论快报》上,他们在其中探索了液滴的寿命。

  目前的理论认为,液滴的直径平方与时间成比例地减小(经典定律)。但是,这一时期仅占下降趋势的一小部分。随着直径接近无法观察到的微米和纳米级,必须使用分子动力学作为虚拟实验,并且这些实验显示出一种新行为的交叉,直径随时间成比例地减小(纳米尺度定律)。

  Warwick的研究表明,这种行为是由于蒸气流中复杂的物理现象而发生的,这可能导致温度跨仅几个高达40度的分子跃变!这种行为与我们的日常经验(在宏观上)是违反直觉的,在这种情况下,我们习惯于温度相对逐渐变化,但必须考虑到这一点,才能准确地预测蒸发液滴寿命的最后阶段。

  华威大学工程学院的邓肯·洛克比教授评论说:

  “这里的主要成就是该理论具有快速预测液滴寿命的能力,并创建了一个建模框架,可以保持从典型工程规模到尖端纳米级应用的准确性。”

  沃里克大学数学学院的James Sprittles博士评论说:

  “令人着迷的是,基于日常观察的直觉是试图理解纳米级流动的障碍,因此,正如本研究一样,人们必须依靠理论来启发我们。”

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