Phillip Hopkins
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Un team di fisici e matematici britannici ha utilizzato un supercomputer per scoprire la verità nascosta su come le goccioline d'acqua si fondono e si uniscono.
Se hai mai visto le goccioline d'acqua che si toccano e si fondono, potresti aver immaginato due palline d'acqua avvicinarsi sempre di più, fino a quando le loro superfici si sovrappongono e la tensione superficiale ha unito le sfere distinte in un unico insieme ruvido. Questo è ciò che è visibile ad occhio nudo. Ma una nuova simulazione che utilizza un supercomputer, pubblicata il 13 marzo sulla rivista Physical Review Letters, dipinge un quadro molto più complicato.
La simulazione ha modellato due goccioline di acqua pura di uguali dimensioni nello spazio, fino al livello delle singole molecole d'acqua. Quando le goccioline si sono avvicinate, gli scienziati hanno dimostrato che sulla superficie di queste goccioline si sono formate onde minuscole e ultraveloci. I movimenti casuali delle molecole d'acqua, chiamati "fluttuazioni termiche", facevano saltare e danzare le singole molecole l'una verso l'altra mentre si avvicinavano. [Sculture liquide: fotografie abbaglianti di acqua che cade]
I ricercatori chiamano questo effetto di increspatura della superficie, che risulta dalle fluttuazioni termiche delle molecole, "onde termiche capillari". Le increspature sono troppo piccole e veloci in questo caso perché qualsiasi esperimento naturale possa essere individuato. Ma la simulazione ha mostrato che le onde adolescenti si protendono l'una verso l'altra, formando il bordo d'attacco delle goccioline d'acqua in avvicinamento. La tensione superficiale delle goccioline (la forza coesiva che mantiene le goccioline nella loro forma "gocciolina") sopprime le onde, ma sono ancora presenti e formano ancora il bordo anteriore delle goccioline quando si avvicinano l'una all'altra.
Alla fine, hanno scoperto i ricercatori, le onde si toccano, formando ponti tra le goccioline. E una volta formato un singolo ponte, la tensione superficiale entra in azione, sigillando più increspature insieme "come la cerniera di una giacca", come hanno detto i ricercatori in una dichiarazione.
I ricercatori hanno simulato circa 5 milioni di molecole d'acqua, formando due gocce larghe circa 0,16 pollici (4 millimetri). L'intera fusione è finita in pochi nanosecondi a quella scala - troppo veloce per essere catturata da una telecamera umana, hanno scritto.
Sebbene abbiano simulato due goccioline fluttuanti nello spazio, è probabile che un effetto simile sia all'opera quando due goccioline si fondono su una superficie piana, hanno scritto. Comprendere questo comportamento è importante, hanno scritto, perché potrebbe aiutare a spiegare il comportamento dell'acqua all'interno delle nuvole e all'interno di macchine progettate per condensare l'acqua dall'aria.
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