Ao fazer sua devida diligência, limpando seu equipamento de laboratório, o físico de fluidos Stoffel Janssens da Mathematical Soft Matter Unit do Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa (OIST), Okinawa, Japão, notou a interação incomum entre a água e as gotículas de acetona flutuando sobre a superfície da água à medida que as gotículas iam para o ralo.

"Eu percebi que às vezes, as gotas flutuam brevemente acima da superfície de um líquido antes de coalescer com o líquido, "Janssens disse." Ficar intrigado com este fenômeno, Fiz um estudo de literatura a partir do qual concluí que uma fina camada de gás entre uma gota e a superfície de um líquido pode prevenir a coalescência. "

Em outras palavras, o que Janssens notou foi que as gotículas de acetona não estavam se misturando com a água por causa de sua própria forma de efeito Leidenfrost, mais comumente observada em gotas de água em superfícies sólidas quentes. No caso da água, as gotículas flutuam em uma camada de vapor formada onde encontram a superfície quente. Janssens e colegas do OIST e do National Institute for Materials Science, ambos no Japão, estudou a dinâmica dos fluidos desta interação, e da autopropulsão comum ao efeito Leidenfrost (que tem seu próprio nome, Efeito Marangoni) para aprender mais sobre a mecânica subjacente. Seus resultados surpreendentes aparecem esta semana no jornal Física dos Fluidos .

Normalmente, acetona (o principal componente na maioria dos removedores de esmalte) e água são miscíveis, significa que, ao contrário de óleo e água, eles se misturam e não se separam ou formam gotículas quando misturados.

"A acetona tem um ponto de ebulição de 56 C, bem abaixo da água, e, portanto, evapora fortemente quando se aproxima de uma superfície de água quente, "Janssens disse." Eu imaginei que uma forte evaporação poderia criar uma camada de gás entre uma gota de acetona e uma superfície de água para suprimir a coalescência. "

Janssens e seus co-autores usaram videografia de alta velocidade para estudar a dinâmica das gotículas em temperatura ambiente e seus mecanismos subjacentes, olhando atentamente para variáveis ​​como tamanho de gota e velocidade de gotas autopropelidas. Quando eles fizeram, eles encontraram alguns comportamentos inesperados.

"Depois de analisar os filmes obtidos com imagens de câmeras de alta velocidade, Também notei que uma gota autopropelida gradualmente fica imersa sob a superfície da água não perturbada, "Disse Janssens." Essa imersão começa quando uma gota tem uma velocidade horizontal de cerca de 14 cm / s. Finalmente, depois de medir cuidadosamente o deslocamento de várias gotas, concluímos que a imersão causa arrasto. "

Eles descobriram que as gotículas de acetona se propeliam pela superfície da água até atingir uma velocidade que as puxaria para baixo da superfície, ainda em forma de gota, onde então experimentam o arrasto da água circundante.

"Este tipo de arrasto por imersão é, para o melhor de nosso conhecimento, não descrito na literatura e é importante levar em consideração ao medir o arrasto em pequenos objetos suportados por uma interface líquido-gás, "Janssens disse." Além disso, criaturas que caminham na água, como striders aquáticos, aranhas de água, e os besouros errantes podem explorar o arrasto por imersão para locomoção. "

Mais estranho ainda, eles descobriram que até o ponto em que a gota vai sob a superfície, quanto mais rápido ele se move, mais rápido ele acelera.

"Observamos que uma gota acelera mais rápido com o aumento da velocidade horizontal até o ponto em que ocorre a imersão, "Janssens disse." Este efeito de fuga inicial pode ser interessante para pesquisas futuras que envolvam autopropulsão impulsionada por um efeito Marangoni. "

Ao comparar seus dados com modelos teóricos, Janssens e seus colegas desenvolveram uma estratégia para estimar a espessura da camada de vapor de suporte das gotículas. Contudo, ainda há muito mais para entender sobre o sistema incomum e a equipe de Janssens ainda está trabalhando duro nisso.

“Uma vez que existem muitos fenômenos neste trabalho que são mal compreendidos, há muito trabalho a ser feito, "Janssens disse." Eu controlei experimentos projetados para aprofundar nossa compreensão da não-coalescência. "