Gota (líquido)
Una gota o gota es una pequeña columna de líquido, limitada total o casi completamente por superficies libres. Se puede formar una gota cuando el líquido se acumula en el extremo inferior de un tubo u otro límite de la superficie, produciendo una gota colgante llamada gota colgante. Las gotas también se pueden formar por la condensación de un vapor o por la atomización de una masa más grande de sólido. El vapor de agua se condensará en gotas dependiendo de la temperatura. La temperatura a la que se forman las gotas se llama punto de rocío.
Tensión superficial
El líquido forma gotas porque presenta tensión superficial.
Una forma sencilla de formar una gota es permitir que el líquido fluya lentamente desde el extremo inferior de un tubo vertical de pequeño diámetro. La tensión superficial del líquido hace que el líquido cuelgue del tubo, formando un colgante. Cuando la gota supera un cierto tamaño ya no es estable y se desprende. El líquido que cae es también una gota que se mantiene unida por la tensión superficial.
Experimentos de caída de viscosidad y tono
Algunas sustancias que parecen sólidas, pueden mostrarse como líquidos extremadamente viscosos, porque forman gotas y muestran un comportamiento de gota. En los famosos experimentos de caída de brea, la brea, una sustancia parecida al betún sólido, se muestra como un líquido de esta manera. La brea en un embudo forma gotitas lentamente, y cada gotita tarda unos 10 años en formarse y desprenderse.
Prueba de caída de colgante
En la prueba de caída del colgante, una gota de líquido se suspende desde el extremo de un tubo o por cualquier superficie por tensión superficial. La fuerza debida a la tensión superficial es proporcional a la longitud del límite entre el líquido y el tubo, con la constante de proporcionalidad generalmente denotada γ γ {displaystyle gamma }. Puesto que la longitud de este límite es la circunferencia del tubo, la fuerza debida a la tensión superficial es dada por
- Fγ γ =π π dγ γ {displaystyle ,F_{gamma }=pi dgamma }
donde d es el diámetro del tubo.
La masa m de la gota colgando del extremo del tubo se puede encontrar equiparando la fuerza debido a la gravedad (Fg=mg{displaystyle F_{g}=mg}) con el componente de la tensión superficial en la dirección vertical (Fγ γ pecado α α {displaystyle F_{gamma }sin alpha }) dando la fórmula
- mg=π π dγ γ pecado α α {displaystyle ,mg=pi dgamma sin alpha }
donde α es el ángulo de contacto con la superficie frontal del tubo y g es la aceleración de la gravedad.
El límite de esta fórmula, como el α va a 90°, da el peso máximo de una gota de colgante para un líquido con una tensión de superficie dada, γ γ {displaystyle gamma }.
- mg=π π dγ γ {displaystyle ,mg=pi dgamma }
Esta relación es la base de un método conveniente para medir la tensión superficial, comúnmente utilizado en la industria del petróleo. Hay métodos más sofisticados disponibles para tener en cuenta la forma en desarrollo del colgante a medida que crece la gota. Estos métodos se utilizan si se desconoce la tensión superficial.
Adhesión de gotas a un sólido
La adherencia de la gota a un sólido se puede dividir en dos categorías: adherencia lateral y adherencia normal. La adhesión lateral se parece a la fricción (aunque tribológicamente la adhesión lateral es un término más preciso) y se refiere a la fuerza requerida para deslizar una gota sobre la superficie, es decir, la fuerza para separar la gota de su posición en la superficie solo para trasladarla a otra posición en la superficie. la superficie. La adherencia normal es la adherencia requerida para separar una gota de la superficie en la dirección normal, es decir, la fuerza para hacer que la gota salga volando de la superficie. La medición de ambas formas de adhesión se puede realizar con la Balanza de Adhesión Centrífuga (CAB). El CAB utiliza una combinación de fuerzas centrífugas y gravitatorias para obtener cualquier proporción de fuerzas laterales y normales. Por ejemplo, puede aplicar una fuerza normal a una fuerza lateral cero para que la gota salga volando de la superficie en la dirección normal o puede inducir una fuerza lateral a una fuerza normal cero (simulando gravedad cero).
Gota
El término gota es un diminutivo de 'gota' – y como guía se suele utilizar para partículas líquidas de menos de 500 μm de diámetro. En la aplicación por aspersión, las gotas generalmente se describen por su tamaño percibido (es decir, el diámetro), mientras que la dosis (o el número de partículas infectivas en el caso de los biopesticidas) es una función de su volumen. Esto aumenta en una función cúbica relativa al diámetro; así, una gota de 50 μm representa una dosis en 65 μl y una gota de 500 μm representa una dosis en 65 nanómetros.
Velocidad
Una gota con un diámetro de 3 mm tiene una velocidad terminal de aproximadamente 8 m/s. Las gotas de menos de 1 mm de diámetro alcanzarán el 95 % de su velocidad terminal en 2 m. Pero por encima de este tamaño, la distancia para llegar a la velocidad terminal aumenta considerablemente. Un ejemplo es una gota con un diámetro de 2 mm que puede alcanzar esto en 5,6 m.
Óptica
Debido al diferente índice de refracción del agua y el aire, la refracción y la reflexión se producen en la superficie de las gotas de lluvia, lo que lleva a la formación del arcoíris.
Sonido
La principal fuente de sonido cuando una gota golpea una superficie líquida es la resonancia de las burbujas excitadas atrapadas bajo el agua. Estas burbujas oscilantes son responsables de la mayoría de los sonidos líquidos, como agua corriente o salpicaduras, ya que en realidad consisten en muchas colisiones entre gotas y líquidos.
"Grifo que gotea" prevención de ruido
Reducir la tensión superficial de una masa de líquido permite reducir o evitar el ruido debido a la caída de gotas en ella. Esto implicaría agregar jabón, detergente o una sustancia similar al agua. La tensión superficial reducida reduce el ruido del goteo.
Forma
La forma clásica asociada con una gota (con un extremo puntiagudo en su parte superior) proviene de la observación de una gota adherida a una superficie. La forma de una gota que cae a través de un gas es más o menos esférica para gotas de menos de 2 mm de diámetro. Las gotas más grandes tienden a ser más planas en la parte inferior debido a la presión del gas por el que se mueven. Como resultado, a medida que las gotas se hacen más grandes, se forma una depresión cóncava que conduce a la eventual ruptura de la gota.
Longitud capilar
La longitud capilar es un factor de escala de longitud que relaciona la gravedad, la densidad y la tensión superficial, y es directamente responsable de la forma que tomará una gota para un fluido específico. La longitud del capilar se deriva de la presión de Laplace, utilizando el radio de la gota.
Usando la longitud del capilar podemos definir microgotas y macrogotas. Las microgotas son gotas con un radio menor que la longitud del capilar, donde la forma de la gota se rige por la tensión superficial y forman una forma de casquete más o menos esférico. Si una gota tiene un radio mayor que la longitud del capilar, se conocen como macrogotas y dominarán las fuerzas gravitatorias. Las macrogotas se 'aplanarán' por la gravedad y la altura de la gota se reducirá.
Tamaño
Los tamaños de las gotas de lluvia suelen oscilar entre 0,5 mm y 4 mm, y las distribuciones de tamaño disminuyen rápidamente más allá de los diámetros de más de 2-2,5 mm.
Los científicos pensaban tradicionalmente que la variación en el tamaño de las gotas de lluvia se debía a colisiones en el camino hacia el suelo. En 2009, investigadores franceses lograron demostrar que la distribución de tamaños se debe a las gotas' interacción con el aire, que deforma las gotas más grandes y hace que se fragmenten en gotas más pequeñas, limitando efectivamente las gotas de lluvia más grandes a unos 6 mm de diámetro. Sin embargo, las gotas de hasta 10 mm (equivalentes en volumen a una esfera de 4,5 mm de radio) son teóricamente estables y podrían levitar en un túnel de viento. La gota de lluvia más grande registrada fue de 8,8 mm de diámetro, ubicada en la base de una nube cúmulo congestus en las cercanías del atolón Kwajalein en julio de 1999. Se detectó una gota de lluvia de tamaño idéntico sobre el norte de Brasil en septiembre de 1995.
Tamaños de gota estandarizados en medicina
En medicina, esta propiedad se utiliza para crear goteros y equipos de infusión intravenosa que tienen un diámetro estandarizado, de tal manera que 1 mililitro equivale a 20 gotas. Cuando se necesitan cantidades menores (como en pediatría) se utilizan microgoteros o equipos de infusión pediátricos, en los que 1 mililitro = 60 microgotas.
Galería
Tinte azul que se deja caer en un platillo de leche.
Impacto de una gota de agua.
Retrocede del impacto de la gota.
Una gota de agua golpeando una superficie de metal / formación de corona debido al roce de gota.
Una gota de agua golpeando una superficie de metal mojado y expulsando más gotas, que se convierten en glóbulos de agua y esquima a través de la superficie del agua.
Una gota de agua sobre una hoja/efecto hidrofóbico/ Atracción parcial.
Un triple retroceso después del impacto.
Foto de una gota de lluvia en una helada de helecho.
Dejando caer.
gotas de agua que forman parte de una cabeza de ducha.
Una gota de agua en una Asteraceae
gotas de agua refractando una pequeña flor.
Una gota de lluvia en una hoja
Caídas de agua en vidrio.
Fountain water droplets as seen in very short exposure
gotas de lluvia en la hoja de la planta Rose
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