Богданов К.Ю.
Как высыхают лужи
Лужи на асфальте, высыхая, оставляют след – тёмную полосу, идущую вдоль бывшего периметра лужи (см. фото внизу).
Такую же тёмную полосу оставляют после себя высохшие на керамической тарелке капли кофе, чая и других жидкостей, содержащих взвешенные частицы (см. фото внизу)
На верхнем фото показан
плоский участок поверхности тарелки размером 12´12
см со следами четырёх высохших капель. 1 – чай, заваренный из пакетика в
чашке объёмом 250 мл; 2 – разбавленный в 10 раз кофе
"эспрессо"; 3 – взвесь в воде молотого чёрного перца; 4
– разведённый в 3 раза сироп "Маргарита", содержащий воду, фруктозу и
зелёный краситель.
Видно, что следы от всех высохших капель (кроме капли 4 – сладкий зелёный сироп) окаймлены тёмными полосками. Отметим, что сироп не содержал взвешенных частиц. Поэтому полоски, окаймляющие следы высохших капель, по-видимому, состоят из взвешенных частиц.
На верхнем фото показан след от высохшей капли кофе
"эспрессо" размером 3´2 см.
Чтобы объяснить причину возникновения тёмной полосы, окаймляющей след высохшей капли, рассмотрим процесс её испарения. Будем Пусть капля содержит взвешенные частицы "грязи", т.е. частицы, поверхность которых плохо смачивается водой, например, со следами жира, бензина и т.п. Такие частицы, оказавшись в капле воды, будут стремиться выйти на её поверхность. На нижнем рисунке показана схематическая иллюстрация процесса испарения голубой капли, находящейся на серой горизонтальной поверхности. Точки на поверхности капли обозначают взвешенные частицы "грязи".
Различные части капли будут испаряться неодинаково. Связано это с тем, что кривизна поверхности капли различна – малая в центре капли и большая у её краёв (см. точки А в I). Известно, что давление р насыщенного пара зависит от кривизны поверхности – чем меньше радиус r кривизны, тем больше давление насыщенного пара. Величину этой добавки Dр, зависящей от кривизны поверхности, можно вычислить по формуле Вильяма Томсона. Из этой формулы следует, что давление насыщенного водяного пара в точках А на I будет выше, чем в центре капли. Поэтому испарение воды на краях капли будет интенсивнее, и там будут образовываться скопления "сухих" частиц грязи (см. чёрные "горки" по краям капли на II).
Испарение с краёв вызовет приток воды из центра капли, а вместе с ней и новых частиц "грязи", которые опять равномерно распределяться по поверхности (см. II), и т.д. В результате, при более интенсивном испарении с краёв все частицы окажутся там, образую тёмную кайму – след высохшей капли (см. III).