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矿物水钉状蒸发液滴中的界面流动

流体动力学 2025-03-05 v2 软凝聚态物质

摘要

超纯水钉状蒸发液滴中的液体流动通常来自两个主要贡献:将液体从体相推向接触线的毛细流动,以及将液滴自由表面拉向顶点的热马兰戈尼流动。当前解析与数值模型与实验观察在定性上吻合良好,但它们高估了界面速度值2-3个数量级。这一差异通常归因于水样被不溶性表面活性剂污染,然而该假设尚未得到实验证实。本工作中,我们表明微小的“离子污染”可在液滴内部流动模式中引起显著效应。为提供证据,我们比较了超纯水蒸发液滴与不同矿化程度的市售瓶装水的流动。矿物水在自然泉眼装瓶,微生物纯净,且仅含微量矿物质(以及微量其他可能污染物),因此人们会预期随着“污染物”量增加界面流动变慢。令人惊讶的是,我们的结果表明,低矿物质含量矿物水的界面流动量级与超纯水几乎相同。然而,对于矿物质含量较高的水,由于离子浓度梯度的存在,界面流动趋于减慢。我们的结果显示出比通常所怀疑的远为复杂的情形,因此有必要对数值模型与实验之间的巨大差异进行更深入和更全面的分析。

关键词

引用

@article{arxiv.1909.06647,
  title  = {Interfacial flows in sessile evaporating droplets of mineral water},
  author = {Massimiliano Rossi and Alvaro Marin and Christian Kaehler},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1909.06647},
  year   = {2025}
}

备注

8 pages, 4 appendices included, 4 movies as ancillary files