Dissolution of a heavy liquid droplet deposited onto free surface of unlike liquid solvent

doi:10.26565/2222-5617-2018-28-8

O. Yu. Zaitseva Physical Department, Karazin National University, 4 Svobody Sq., Kharkiv, 61022, Ukraine
K. A. Chishko Theoretical Department, B. Verkin Institute for Low Temperature Physics and Engineering, 47, Prospect Nauky, 61103 Kharkiv, Ukraine

DOI: https://doi.org/10.26565/2222-5617-2018-28-8

Ключові слова: гідродинаміка та кінетика розчинення, розчинність, конвективний режим

Анотація

Динаміка та кінетика розчинення краплі важкої рідини, вміщеної на вільну поверхню (або на певну глибину під цю поверхню). В якості розчинників вибрані дистильована вода а також концентровані розчини цукру або солі. У якості речовини, що розчиняється, обрані забарвлені субстанції різних типів (анілінове чорнило, креслярська туш, медичні розчини зеленки або йоду), і це дозволяє нам спостерігати та реєструвати на камеру усі стадії еволюції гетерогенної системи (забарвлена крапля розповсюджується у прозорому розчиннику) в межах конвективного режиму змішування. Якщо температура розчинника достатньо висока (T>40oC), конвективна мода не реалізується, і крапля практично моментально переходить в однорідний розчин, натомість як при низький температурі (у нашому випадку це є кімнатна температура 18-20oC) конфігурації розповсюдження зовнішньої краплі є досить складними: після нанесення на поверхню розчинника крапля розтікається вздовж поверхні, після чого у центрі поверхневої плями з’являються декілька вертикальних каналів (число каналів залежить від розміру та маси початкової краплі, а також від динаміки поверхневого розтікання, що контролюється поверхневим натягом), вздовж яких концентрований розчин починає стікати у тіло розчинника. Проникаючи у тіло розчинника, канали починають формувати вторинні потоки з новими каналами, і так далі, доки матеріал первинної краплі не досягне дна посудини. Якщо рідка речовина введена у розчинник під тиском (ми вводили речовину через голку медичного шприца), формується єдиний, добре визначений вертикальний канал, але на певній глибині він зазнає відбиття завдяки впливу граничних вимог та формує зворотній потік зі складними фігурами розтікання у верхніх шарах розчинника.

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Посилання

1. Ya.E. Geguzin. Fizika spekaniya. M. Nauka. 1984.
2. Ya.E. Geguzin. Makroskopicheskiye defekty v metallakh. M. Metallurgiya. 1962.
3. Ya.E. Geguzin. Diffuziya po realnoy kristallicheskoy poverkhnosti. v sb.: "Poverkhnostnaya diffuziya i rastekaniye". M. Nauka. 1969.
4. Ya.E. Geguzin. Diffuzionnaya zona. M. Nauka. 1979.
5. Ya.E. Geguzin. Kaplya. M. Nauka. 1973.
6. L.D. Landau. E.M. Lifshits. Gidrodinamika. M. Nauka. 1986.
7. V. V. Slezov, J. Schmelzer, Phys. Solid State 39, 1971 (1997).
8. I. Prigogine, The Molecular Theory of Solutions, North-Holland, Amsterdam (1957).
9. E.A. Guggenheim, Mixtures, Clarendon Press, Oxford (1952).
10. T.N. Antsygina, V.A. Slusarev, K.A. Chishko, Low Temp. Phys., 21, 453 (1995).
11. T.N. Antsygina, V.A. Slusarev, K.A. Chishko, Phys. Solid State, 40, 325 (1998).
12. T.N. Antsygina, K.A. Chishko, V.A. Slusarev, J.Low Temp. Phys., 111, 577 (1998).