dråber

Animation af vanddråbe

En dråbe betegner en form på den ene side og en lille væskeform på den anden. En stationær, homogen væske får en sfærisk form på grund af overfladespændingen i vægtløshed . Først i det øjeblik, hvor en dråbe løsnes, dvs. dråbeformationen, udvikler dråbeformen sig som en ustabil tilstand i kort tid .

Vanddråber under påvirkning af lav tyngdekraft danner næsten en sfærisk form

Tåreform

Opløser dråbe

En kugle, der tilspidses til et punkt på den ene side, kaldes en dråbeformet kugle . I modsætning til almindelig opfattelse har en dråbe vand imidlertid kun cirka en "dråbeform" kort før den løsner sig fra kroppen.

Dråbeformen bruges ofte som et symbol på tårer, blod og vanddråber. Se også tårer (heraldik)

I knude videnskab kaldes en saksøm "dråbeformet", hvis de to løse ender danner en vinkel på 90 ° i forhold til dem, når de faste ender er under belastning. Alternativet til dråbeformen kaldes en ringform.

Fysiske egenskaber

En dråbe er et flydende legeme , der er adskilt fra sine omgivelser af en fase -interface og hvis form er stort set bestemt af grænsefladespændingen .

Da grænsefladespændingen er relativt lav, vises ideelt formede dråber kun i vægtløshed eller under terrestrisk tyngdekraft, hvis volumenet er lille i forhold til overfladen, og dråbernes størrelse er i millimeterområdet. Miljøet kan bestå af vakuum, gas eller væske . En delvist dannet dråbe kan også grænser op til et solidt legeme i et delvis rum, hvis dette kun ufuldstændigt fugtes af dråben . Dråber dannes kun i den omgivende væske, hvis de to væsker ikke kan blandes. En emulsion kan også være til stede her.

En dråbe omgivet af en enkelt fase er kugleformet i hvile for miljøet på grund af overfladespænding, da overfladearealet reduceres for at reducere overfladenergien . En dråbe liggende mellem to fluide faser begrænset af to kalotter af samme grund , såsom en dråbe flydende på overfladen af kviksølv . Forstyrrelser, såsom løsrivelse af et dråbe fra en større væskeform, fører til vibrationer omkring ligevægtsformen, f.eks. B. mellem en flad og en langstrakt afvigelse fra den sfæriske form, som dæmpes af intern friktion . ${\ displaystyle \ gamma}$ ${\ displaystyle A_ {o}}$ ${\ displaystyle E_ {o} = A_ {o} \ cdot \ gamma}$

En dråbe, der bevæger sig gennem et omgivende medium, flades på siden i bevægelsesretningen af strømningsmodstanden. Når hastigheden stiger, bliver den konvekse fladning til en konkav fordybning, hvilket skaber et nyreformet tværsnit. Efterhånden som hastigheden øges yderligere, nærmer sig den forreste grænseoverflade den bageste, indtil der dannes en paraplyformet struktur med en fortykket kant, som hurtigt derefter bliver ustabil: paraplyen river op, og den frynsende torus deler sig i flere mindre dråber.

Med stigende størrelse skifter regndråber først fra sfærisk til halvkugleform, danner en paraply og deles endelig op.

Drop dannelse

Skematisk gengivelse af en løsrivende dråbe

Når en dråbe begynder at løsne sig fra væsken, dannes der først en indsnævring. Dette strækker sig over længden og har form af en tråd, i slutningen af hvilken der er fastgjort en næsten sfærisk dråbe. Indskrænkningen tilspidses længere ved kontaktpunktet mellem “tråden” og dråben. Hvis væskens viskositet er høj nok (højere end vandets), vil denne anden indsnævring også forlænge igen. Jo højere viskositeten er, jo oftere gentages denne proces. På et tidspunkt bliver indsnævringen ustabil, og dråben løsnes fra tråden. Andre, mindre dråber dannes undertiden fra tråden.

Dråber dannes også fra en vandstråle. En vandstråle strækker sig, når den falder, hvilket skaber en kæde af indsnævringer og buler, som derefter trækker sig sammen i individuelle dråber.

Adskillelsen af en dråbe kan let observeres på en lavalampe , hvor to ublandbare væsker med en lignende tæthed danner væske / væskefasegrænseflader.

Regndråber

Afspil mediefil

Regndråbe dannelse

Regn er en form for nedbør , dvs. kondenseret vanddamp . Regndråber har heller ikke en "dråbeform". Med en dråbestørrelse på op til 0,5 mm er de sfæriske. Normale regndråber 2 til 3 mm i diameter og vejer omkring 0,005 til 0,03 g er halvkugleformede i toppen og bulerede i bunden på grund af luftmodstand. Som et mellemstadium er der dråber, der er fladt i bunden. Store dråber fra tordenvejr (maks. 9 mm) bliver ustabile og rives gennem luftmodstanden. Med en faldradius på 0,05 til 0,25 mm taler man om regn . Dråbestørrelsen inden for nedbøren er statistisk fordelt, hvorved et respektive maksimum kan tildeles forskellige regnintensiteter.

Når regndråber rammer finkornede løse sedimenter , dannes der små geomorfologiske strukturer, de såkaldte regndråber påvirker kratere .

Print

Drop dimensioner, se Aerosol og Cloud Physics, s.5

Faldende vandstråle, der opløses i dråber

Det interne faldtryk afhænger af overfladespændingen (eller den generelle grænsefladespænding ) af væsken (faktisk væske / gasgrænsefladen) og radius samt lufttrykket . Strengt taget er det forskellen mellem kapillærbøjningstrykket og det eksterne statiske tryk . Kapillærbøjningstrykket resulterer i ${\ displaystyle p}$ ${\ displaystyle \ gamma}$ ${\ displaystyle r}$ ${\ displaystyle p}$ ${\ displaystyle p_ {K}}$ ${\ displaystyle p_ {s}}$

{\ displaystyle p_ {K} = 2 \ gamma / r}

.

Små dråber har derfor et højt indre tryk . Hvis faldet ikke er sfærisk, skal man overveje og vedligeholde de to indbyrdes vinkelrette og ekstreme radier og overfladeelementet , som det virker på ${\ displaystyle r_ {1}}$ ${\ displaystyle r_ {2}}$ ${\ displaystyle p_ {K}}$

{\ displaystyle p_ {K} = \ gamma \, (1 / r_ {1} + 1 / r_ {2})}

.

Vandets overfladespænding ved 0,5 ° C (eller 20 ° C) er ca. 0,0754 N / m (eller 0,0728 N / m). Ved en temperatur på 0,5 ° C har en typisk skydråbe med en diameter på 20 µm et overtryk på ca. 151 hPa = 0,151 bar , mens en regnregn med en diameter på 0,5 mm kun har et overtryk på ca. 6 hPa.

Faldet som en måleenhed

En dråbe, der kommer ud af en kanyle eller pipette, er en upræcis, men meget anvendt måleenhed for små mængder væske, for eksempel i tilfælde af medicin eller krydderier , da der ikke kræves yderligere instrumenter til måling. Den aktuelle størrelse af et løsrevet dråbe afhænger (se ovenfor) af grænsefladespændingen mellem kanylen og væsken (reduceret f.eks. Af overfladeaktive stoffer ), væskens kohæsion (f.eks. Geleringsmiddel ) og åbningens form under dosering og på vedhæftning af dråben til materialet på spidsen af doseringsanordningen. En regndråbe kan indeholde op til en milliliter vand.

Til vandige opløsninger gives imidlertid 15 til 20 dråber som en milliliter. I farmaci , også den gtt metriske (fra latin gutta , plural guttae ) er defineret som 50 mikroliter (50 pi), så såkaldte drop tællere til dosering medicin også resultere i 1 milliliter per 20 dråber. Historisk set har farmaceuter også givet et fald på ca. 0,05 gram (50 mg) svarende til massen på 50 µl vand.

Se også

litteratur

Ian Stewart: Dråbeformen . I: Spectrum of Science , 03/1996, s.10.

Weblinks

Commons : drops - samling af billeder, videoer og lydfiler

Wiktionary: Drops - forklaringer på betydninger, ordets oprindelse, synonymer, oversættelser

Individuelle beviser

↑ Dortmund Data Bank: Surface Tension of Water www.ddbst.com, adgang den 20. august 2019
^ Emmanuel Villermaux, Benjamin Bossa: Fordeling af regndråber fordelt på én dråbe. I: Naturfysik. Bind 5, nr. 9, 2009, s. 697-702. bibcode : 2009NatPh ... 5..697V , doi: 10.1038 / NPHYS1340
↑ Jörg Mildenberger: Anton Trutmann s "Farmakopé". Del II: Ordbog. Würzburg 1997, s. 2708.

[1] Dortmund Data Bank: Surface Tension of Water www.ddbst.com, adgang den 20. august 2019

[2] Emmanuel Villermaux, Benjamin Bossa: Fordeling af regndråber fordelt på én dråbe. I: Naturfysik. Bind 5, nr. 9, 2009, s. 697-702. bibcode : 2009NatPh ... 5..697V , doi: 10.1038 / NPHYS1340

[3] Jörg Mildenberger: Anton Trutmann s "Farmakopé". Del II: Ordbog. Würzburg 1997, s. 2708.

Languages