科普:有趣的科学现象:玻璃片上的彩滴会“自动分类”,你知道原理吗?解说文案

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这是玻璃片上的两滴小黄,

他们相见甚欢,

立马就拥抱到了一起,

而到了小程和小兰这里,

画风突变,

成了你追我逃的搞笑场面,

接下来让各种颜色的液滴汇聚一堂,

他们就像微生物一样,

在玻璃片上自由移动着,

或是追逐打闹,

或是合二为一,

热闹极了,

如果用输水马克笔将液体的活动区域隔开,

还能够看到更为有趣的画面,

比如相同颜色的液滴,

即使身处各个赛道,

也要积极的排成一排,

再比如两个颜色不同的液滴,

死活也不愿意融到一起,

而利用这个特性,

可以实现颜色的自动分类,

让他们各回各家,

各找各妈,

二零零九年还在威斯康辛大学读本科的内特希拉意外发现了这个现象,

即将食用色素和水混合后,

滴在烧热的载波片上就能看到视频开头呈现的画面,

希拉花费了两年时间研究这一现象,

直到进入斯坦福大学读研究生后,

他依旧对此念念不忘,

便将自己的发现分享给了马努普拉卡什教授,

教授一看也非常感兴趣,

便拉着自己实验室的博士后阿德里安贝努西利奥和希拉一同做起了研究,

在之后的三年时间里,

他们不断的改进实验,

并将最终的研究成果发布在了自然杂志上,

原来在实验中看到的彩色液滴包含着两种成分,

分别是丙二醇和水,

它们本来均匀的分布在液滴内部,

和谐相处,

但遇到烧热的玻璃片后,

强烈的蒸发作用和表面张力的差异,

破坏了这种平衡,

我们首先来看看蒸发作用,

因为水的蒸发速度较快,

所以在每个小液滴的附近都包裹着一层水汽,

当两个液滴慢慢靠近时,

它们中间的湿度要大于液滴周围的湿度,

这就导致外围蒸发的比较快,

中间蒸发的比较慢,

二者之间的压力差会将液滴推向彼此,

但与此同时,

他们之间可能还存在着表面张力的差异,

比如一深一浅,

两个液滴虽然会靠近,

但并不会融合在一起,

这是因为水的表面张力比较大,

它会拉扯着分子远离表面张力比较小的丙二醇,

这其实就是之前讲过的马拉高尼效应,

即由于表面张力梯度的存在,

液体,

会自然而然的从表面张力小的地方流向表面张力大的地方,

所以综合来看,

我们之所以能够看到液体跳舞,

还要归功于蒸发作用提供的感应机制和表面张力差,

提供的牵引力,

不过需要注意的是,

在此过程中,

颜色并不是重要的影响因素,

它只是为了表示液体浓度的不同,

比如在这条弯曲的塑料片上跑在前面的红色液滴含有的水分比较多,

而后面的绿色液滴丙二醇含量较多,

所以就能看到前者拉着后者跑的有趣画面了,

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