为什么鼻涕、唾液之类的液体可以在指尖拉得很长很细,纯水就拉不了那么长? 您所在的位置:网站首页 鼻涕为什么那么有弹性 为什么鼻涕、唾液之类的液体可以在指尖拉得很长很细,纯水就拉不了那么长?

为什么鼻涕、唾液之类的液体可以在指尖拉得很长很细,纯水就拉不了那么长?

2022-12-29 02:03| 来源: 网络整理| 查看: 265

不知道你是否了解液体的“粘度”和“表面张力”的概念。在这个问题里主要是这两个物理量的比值不同造成你看到的不同现象。表面张力是促使液丝断裂的趋动力。由于表面张力,自由表面的液体总想回到球形,所以拉成丝的就会裂成若干个液滴。而粘度是流体流动的难易程度(大致上吧),粘度高就是难流动。液滴要自行回到球形就需要流动。如果粘度很大,那液滴的表面张力就很难让液丝断裂,因为这属于一种非常剧烈的流动。纯水粘度低,表面张力大;而鼻涕、唾液粘度高,表面张力却低(因为鼻涕和唾液里的生物大分子都有表面活性剂的作用)。自然是后者比前者更难断裂,被你看到拉丝的瞬间就越长。这个比值构成的无量纲数是毛细数(capillary number)。

毛细数Ca就是最基本的无量纲数了。但很多人一定会指出这个问题里还有很多其他因素的复杂性,我把比较明显的几个稍微列一下,但这就比较专业了。

涉及大分子液体,肯定有粘弹性,因此还有一个无量纲数要考虑的就是Weissenberg数Wi。此外流体一定还会考虑雷诺数Re。鼻涕和各类粘膜液(mucus)拉丝的Wi数都很高的;它们可以不由于表面张力断裂,却比较容易由于你拉太猛而被拉断,未必能比唾液拉丝性好。Re数主要决定一些除了简单拉丝之外的其他失稳现象。这三个数可以换成三个两两独立的无量纳数作为坐标轴,分别是Ohnesorge数的平方的倒数Oh^(-2) (=Re/Ca)、弹性数El(=Wi/Re)和弹性毛细数Ec(=Wi/Ca)。所有封闭体系的等温拉丝儿,都可以在这个三维空间找到其位置。

还有一个更加重要的因素就是蒸发。液体拉丝之后由于比表面积变很大,所以蒸发很快。鼻涕、唾液等里面含的多糖和蛋白质等生物大分子都有保水的作用,比纯水蒸发慢,也会使得它们拉丝儿不容易断。但这个过程是在考虑一个开放体系,上一段纯流变学考虑是没有管这个的。

液体拉丝(以及其他流体的自由表面流动)的实验观测仪器是高速摄像机。有了高速摄像机,拉丝和断裂的瞬间都能被分解成几百帧时延图像。哈克有一个商业化的紧凑型产品叫CaBER 1,除了有高速摄像机之外,还有激光测量丝的直径变化。

我不是个科普作家,贴图啊什么的就留给其他回答者吧。我帮邀请了相关领域的几个优秀回答者。



【本文地址】

公司简介

联系我们

今日新闻

    推荐新闻

    专题文章
      CopyRight 2018-2019 实验室设备网 版权所有