Bobler af lysere sand danner tungere sand.Billede: Alex Zürich
Ingeniører observeret bobler af sand, der flytter inden for andre sand, som olie dråber gennem vand, i en første af sin art observation.
Det er svært for forskere at forstå den opførsel af utallige små bevægelige partikler, og vi er stadig ved at lære nye ting om materialer som sand, som nogle af vores tidligere historier vis. I et nyt eksperiment, forskere observeret to typer af sands interaktion, hvor en sand ville danne bobler i den anden sand. Bedre forståelse af de bevægelser af disse kornede materialer kan føre til vigtige resultater.
“Der er en bred vifte af forskellige motiverende faktorer” for at studere hvordan to sands bevæge sig omkring hinanden, undersøgelse forfatter Christopher Boyce, som er assisterende professor i kemi ved Columbia University, fortalte Gizmodo. Der omfatter konstruktion, lægemidler, og endda alternative energiformer.
Forsøget bestod af et par af sand, en hvid “tunge” sand oven på en sort “lys” sand, i en se-gennem rektangel. Det sorte sand var lidt større, men lysere, kerner, end det hvide sand. En maskine rystede rektangel op og ned, mens luften strømmer opad gennem sandet. Forskerne observerede, da kornet “bobler” og “fingre”, der består af en lettere sort sand strømmede opad gennem det tungere hvide korn.
Resultatet så meget gerne en Rayleigh–Taylor ustabilitet, i henhold til det papir, der er offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences. Det er en adfærd, der opstår, når lighter væske skubbe til en tungere væske. Disse former for ustabilitet form, når du sætter vand på toppen af olie, for eksempel.
Med undtagelse af to sands er ikke vand og olie, Boyce forklaret, hvilket er hvad der gør den spændende forskning—vand og olie ikke kan lide at blande sig, men disse sand, der ellers ikke har noget imod at blande. I dette tilfælde, beregningsmæssige simuleringer vist, at den gas, der strømmer fortrinsvis gennem den lettere partikler, og kombineret med, at de vibrationer, det begynder at skubbe op i en bølge-lignende form. Den opadgående styrker af gas og lys partikler, kombineret med den nedadgående styrker fra den tungere sand, forårsage disse bølger til at slå til fingre, og derefter klemmes ud til bobler. Og det var disse bobler af sand, ikke gas, og forskerne omhyggeligt kontrolleret jet til at forhindre dannelsen af gasbobler.
Synes simpelt, men det er første gang, bobler har vist sig at danne sig på grænsefladen mellem et par af granulater, faste stoffer, Boyce sagde.
Selvom dette kan lyde som en meget specifik opsætning, som ikke ville forekomme i den virkelige verden, gasser blæser under et par forskellige kornede materialer kan anvendes i industrielle miljøer for at blande kemikalier beregnet til at reagere med hinanden. Boyce sagde.
Holdet vil fortsat forske i, hvad slags væske-lignende adfærd, som også vises i granulater, faste stoffer. Efter alt, når forskere finde nye adfærd, nye anvendelser for dem ofte følger med.
Dele Denne Historie