Размер капли воды: Объём капли воды, спирта, масла и растворов на их основе

Какого размера капли дождя — BBC News Русская служба

21 июля 2009

Подпишитесь на нашу рассылку ”Контекст”: она поможет вам разобраться в событиях.

Подпись к фото,

Капли слишком крупные и тяжелые, чтобы долететь до земли в неповрежденном виде

Прячась от дождя, как правило, не задумываешься над размером дождевых капель. Ученых, однако, эта проблема давно занимает.

Французские ученые, осуществив видеосъемку падающей капли, объяснили столь разительные различия в размере дождевых капель.

В статье в журнале Nature Physics специалисты описали процесс деформации и разрыва капли в процессе падения. Образовавшиеся в результате маленькие капельки по размерам точно соответствовали каплям природного дождя.

Ранее ученые считали, что по мере приближения к земле капли сталкиваются друг с другом, и именно эти столкновения порождают огромное разнообразие их размеров.

Однако, как указывает автор нового исследования Эммануэль Виллермо из Марсельского университета, в этой идеи всегда были нестыковки.

«Капли сталкиваются друг с другом не так часто», — сказал он в интервью Би-би-си. — Настоящие капли летят на значительном расстоянии друг от друга, поэтому капля чаще всего будет лететь «сама по себе и со своими соседями никогда не встретится. Поэтому мы и решили посмотреть, что же происходит на уровне одной единственной капли».

Маленькие парашюты

Пропустить Подкаст и продолжить чтение.

Подкаст

Что это было?

Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.

эпизоды

Конец истории Подкаст

При помощи высокоскоростной видео-камеры Вилермо с коллегами засняли падение одной капли воды — диметром примерно 6 мм. На съемке видно, как, преодолевая сопротивление воздуха, она сначала деформируется, а затем лопается.

Крупная, шарообразная капля при падении стала принимать плоскую форму, а затем изогнулась и приняла форму купола парашюта.

«Купол» раздулся и разлетелся на множество мелких капелек – все это произошло в течение 0,06 секунды. Капли оказались слишком крупными и тяжелыми, чтобы долететь до земли в неповрежденном виде.

Каждая крупная тяжелая капля по мере падения ускоряется и по пути вниз «вытесняет молекулы воздуха», создавая таким образом сопротивление воздуха.

На определенной скорости количество молекул воздуха и потому плотность сопротивления начинает превышать натяжение водной поверхности, и капля начинает деформироваться.

«При разрыве образуются капельки точно такие же, как и капли дождя», — говорит доктор Виллермо. — Таким образом, мы получили точное объяснение их распределения и размеров».

Доктор Юэн О’Коннор из университета британского города Рединг считает исследование своих французских коллег интересным способом описания процесса формирования дождя, но в то же время говорит, что «в Британии ситуация несколько иная, так как у нас дождь с такими крупными каплями – явление редкое».

«Когда капли достигают определенного размера, они непременно лопаются. И происходит это чаще в тропиках», — говорит ученый.

Кроме того, описанный процесс никак не объясняет процесс формирования мелкого моросящего дождя, в котором капли значительно меньше по размеру, но зато их намного больше.

Форма дождевых капель

Поделиться:

16:05 31.05.2019

Наверняка многие задумывались о том, какую форму принимает капля воды во время свободного падения из облака на землю. И если спросить любого человека, то он скорее всего скажет, что это форма, похожая на «слезинку». Но так ли это? Давайте разберёмся более подробно в этом вопросе.

Форма дождевых капель.

Форма дождевой капли — форма капли дождя, которую она принимает в свободном полете из облака до поверхности Земли. Мелкие капли до 2 мм близки к сфере, более крупные приобретают приплюснутую снизу форму «булочки для гамбургера», а при их увеличении до 5 мм капля нестабильна и происходит ее преобразование в вогнутую форму раскрытого парашюта или другие формы, после чего она распадается на множество мелких брызг. Теперь разберем более подробно:

Итак, выпадение капель происходит, когда маленькие капли воды в облаке сливаются в более крупные (процесс коагуляции), и не в состоянии уже противостоять гравитации, устремляются к земной поверхности. Дождевые капли имеют размеры в пределах от 0,1 до 6-7 мм — средний диаметр, при превышении которого они, как правило, распадаются. Капли менее 0,1 мм являются облачными и имеют идеально сферическую форму.

Мелкие капли до 2 мм чаще всего близки по форме к сфере (например, выпадение мороси), более крупные приобретают приплюснутую снизу форму «булочки для гамбургера», а при их увеличении до 5 мм капля нестабильна и происходит ее преобразование в вогнутую форму раскрытого парашюта или другие формы, после чего она распадается на множество мелких брызг.

Типы дождевых капель: A — несуществующий тип капель (форма капли под предметом перед падением) B — капли размером менее 2 мм (почти круглые) C — капли от 2 до 5 мм (сплющенная форма из-за трения о воздух) D — капли больше 5 мм, из-за потока воздуха разделяются на меньшие капли E — процесс деления крупной капли на несколько.

Форма капли зависит от ее размера: для маленьких капель сила поверхностного натяжения делает форму более сферической, тогда как с увеличением размера капли под действием встречного воздушного потока ее форма приобретает все более приплюснутую форму.

Поток воздуха, действующий на каплю.

Встречный поток воздуха создает внизу капли область высокого давления, а выше нее — область низкого давления, что деформирует каплю в плоскую или вогнутую (см. рисунок выше, справа).

На фото приведены фотографии падающих дождевых капель с диаметрами: а — 6 мм при скорости 8,8 м/сек; б — 4,8 мм при скорости 8,3 м/сек; в — 2,8 мм, при скорости 6,8 м/сек.

Ниже показана анимация обтекания частицы потоком (Mach=2/Re=50 «Kidney-shape»):^{Самые большие капли дождя на Земле были зафиксированы в Бразилии и на Маршалловых островах в 2004 году — некоторые из них достигали диаметра 10 мм. Их большой размер объясняется формированием конденсата на крупных частицах дыма или столкновением между каплями при большой их концентрации в воздухе. Кроме этого, наиболее крупные капли чаще всего формируются в процессе таяния градин.}

Французские ученые Эммануэль Вильермо и Бенджамин Босса в июле 2009 г. опубликовали в журнале Nature Physics исследование разрушения крупных капель под действием встречного потока. По словам исследователя, каждая капля распадается индивидуально и независимо от их соседей на пути к земле. Таким образом, дождевая капля в процессе распада может приобрести форму раскрытого парашюта:

Фрагментация одной капли определяет распределение дождевых капель по размерам.

На следующей фотографии показаны три различных вида последовательности распада капель с интервалами между кадрами 2 миллисекунды, полученные другими исследователями (Barros, Ana P., Olivier P. Prat, Prabhakar Shrestha, Firat Y. Testik, Larry F. Bliven, 2008). (а) волокнистый (filament), (b) потоковый (sheet) и (c) дисковый распад капли:

Три различных вида последовательности распада капель с интервалами между кадрами 2 миллисекунды. (а) волокнистый (filament), (b) потоковый (sheet) и (c) дисковый распад капли

Что касается скорости падения, то для дождевых капель диаметром 0,5 мм на уровне моря и без ветра она составляет от 2 до 6,6 метров в секунду, в то время как капли диаметром 5 мм и более имеют скорость от 9 до 30 метров в секунду. Причём зависимость скорости падения от размера капли не является линейной (см. на графике):

Скорость падения капель (по оси Y) от её размера (по оси X)

Первые исследования формы дождевых капель относятся ещё к концу 1800-х гг. Немецкий ученый Филипп Ленард исследовал форму дождевых капель с 1898 г., а в 1904 г. опубликовал итоговую статью. Для изучения скорости капель он соорудил вертикальный воздушный туннель, где можно было управлять скоростью встречного воздушного потока. Он впервые сообщил, что форма капли отличается от стереотипной «слезинки» и сферична для капель примерно до 2 мм и деформируется в виде плоского дна и закругленной вершины, подобно булочке для гамбургера при увеличении капли, а при размерах свыше 5. 5 мм капли нестабильны и распадаются.

Следите за погодой и климатом вместе с нами!

С Уважением, Маглипогода!

Информация, которая размещается на сайте не считается официальной. 
На всех страницах функционирует система уведомления правописания. Обнаружив ошибку или неточность в тексте, выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.

Подпишитесь на рассылку по электронной почте

С Уважением, Маглипогода!

Дисклеймер. Материалы, размещенные на данном сайте не являются официальными и не могут быть использованы, как эталонные! Все материалы предоставляются по принципу «как есть», без каких-либо явных или подразумеваемых гарантий. Команда проекта «Маглипогода» не несет и не может нести какую-либо ответственность за последствия использования этих материалов. При использовании материалов сайта, активная гиперссылка на соответствующую статью или страницу обязательна, при этом любое искажение оригнального текста или его рерайтинг строго запрещены!

Поддержите сайт!

капель дождя разного размера | Геологическая служба США

Школа водных наук

6 июня 2018 г.

Основы воды Фотогалерея

Узнайте о воде с помощью картинок

Дом школы водных наук

• Обзор

Вы уже видели легкий туман, висящий в воздухе. И вам в лицо тоже попадали «полноразмерные» капли воды. Итак, капли дождя бывают разного размера, но почему? Узнайте ниже.

•  Школа наук о воде ДОМАШНЯЯ СТРАНИЦА  •  Темы по основам водных ресурсов  •

Капли дождя бывают разных размеров

Источники/Использование: Некоторое содержимое может иметь ограничения. Посетите СМИ, чтобы узнать подробности.

В науке мы узнаем, что один вопрос часто ведет к другому или нескольким другим. Прежде чем мы сможем обсудить размеры дождевых капель, мы должны понять, что такое дождевая капля. Как делается капля дождя? Насколько большой может быть капля дождя?

Чтобы был дождь, нужно иметь облако — облако состоит из воды в воздухе (вода пар . ) Наряду с этой водой есть мельчайшие частицы, называемые ядрами конденсации — например, маленькие кусочки соли, оставшиеся после испарения морской воды , или частица пыли или дыма. Конденсация происходит, когда водяной пар обволакивает мельчайшие частицы. Каждая частица (окруженная водой) становится крошечной каплей диаметром от 0,0001 до 0,005 сантиметра. (Частицы различаются по размеру, поэтому и капли различаются по размеру.) Однако эти капли слишком легкие, чтобы падать с неба. Как они станут достаточно большими, чтобы упасть?

Представьте себе огромную комнату, полную мелькающих вокруг капель. Если одна капля сталкивается с другой каплей, большая капля «съедает» меньшую. Эта новая большая капля будет сталкиваться с другими более мелкими каплями и становиться еще больше — это называется коалесценцией. Вскоре капля становится настолько тяжелой, что облако (или комната) больше не может ее удерживать, и она начинает падать. Падая, он съедает еще больше капель. Мы можем назвать растущую каплю дождевой каплей, как только она достигнет размера 0,5 мм в диаметре или больше. Однако, если он становится больше 4 миллиметров, он обычно разделяется на две отдельные капли.

Капля дождя будет продолжать падать, пока не достигнет земли. Когда она падает, иногда порыв ветра (восходящий поток) заставляет каплю вернуться обратно в облако, где она продолжает поедать другие капли и становится больше. Когда капли, наконец, достигнут земли, самые большие капли будут теми, которые столкнулись и слились с наибольшим количеством капель. Меньшие капли — это те, которые не столкнулись с таким количеством капель. Капли дождя бывают разных размеров по двум основным причинам.

1. начальные различия в размерах частиц (ядер конденсации)
2. различных скоростей коалесценции.

Эта информация предоставлена ​​Университетом Айдахо.

Источники/Использование: Некоторое содержимое может иметь ограничения. Посетите СМИ, чтобы узнать подробности.

Как вы думаете, капли дождя имеют форму слезы? Выяснить.

Знаете ли вы, сколько воды выпадает во время шторма? Посетите наш Центр активности.

Источники и дополнительная информация:

• Bad Rain, Алистер Б. Фрейзер, профессор метеорологии, Университет штата Пенсильвания

_{Значок активности создан Eucalyp с сайта www.flaticon.com}

• Обзор

  Вы уже видели легкий туман, висящий в воздухе. И вам в лицо тоже попадали «полноразмерные» капли воды. Итак, капли дождя бывают разного размера, но почему? Узнайте ниже.

  •  Школа наук о воде ДОМАШНЯЯ СТРАНИЦА  •  Темы по основам водных ресурсов  •

  Капли дождя бывают разных размеров

  Источники/Использование: Некоторое содержимое может иметь ограничения. Посетите СМИ, чтобы узнать подробности.

  В науке мы узнаем, что один вопрос часто ведет к другому или нескольким другим. Прежде чем мы сможем обсудить размеры дождевых капель, мы должны понять, что такое дождевая капля. Как делается капля дождя? Насколько большой может быть капля дождя?

  Чтобы был дождь, нужно иметь облако — облако состоит из воды в воздухе (вода пар .) Наряду с этой водой есть мельчайшие частицы, называемые ядрами конденсации — например, маленькие кусочки соли, оставшиеся после испарения морской воды , или частица пыли или дыма. Конденсация происходит, когда водяной пар обволакивает мельчайшие частицы. Каждая частица (окруженная водой) становится крошечной каплей диаметром от 0,0001 до 0,005 сантиметра. (Частицы различаются по размеру, поэтому и капли различаются по размеру.) Однако эти капли слишком легкие, чтобы падать с неба. Как они станут достаточно большими, чтобы упасть?

  Представьте себе огромную комнату, полную мелькающих вокруг капель. Если одна капля сталкивается с другой каплей, большая капля «съедает» меньшую. Эта новая большая капля будет сталкиваться с другими более мелкими каплями и становиться еще больше — это называется коалесценцией. Вскоре капля становится настолько тяжелой, что облако (или комната) больше не может ее удерживать, и она начинает падать. Падая, он съедает еще больше капель. Мы можем назвать растущую каплю дождевой каплей, как только она достигнет размера 0,5 мм в диаметре или больше. Однако, если он становится больше 4 миллиметров, он обычно разделяется на две отдельные капли.

  Капля дождя будет продолжать падать, пока не достигнет земли. Когда она падает, иногда порыв ветра (восходящий поток) заставляет каплю вернуться обратно в облако, где она продолжает поедать другие капли и становится больше. Когда капли, наконец, достигнут земли, самые большие капли будут теми, которые столкнулись и слились с наибольшим количеством капель. Меньшие капли — это те, которые не столкнулись с таким количеством капель. Капли дождя бывают разных размеров по двум основным причинам.

  1. начальные различия в размерах частиц (ядер конденсации)
  2. различных скоростей коалесценции.

  Эта информация предоставлена ​​Университетом Айдахо.

   

  Источники/Использование: Некоторое содержимое может иметь ограничения. Посетите СМИ, чтобы узнать подробности.

  Как вы думаете, капли дождя имеют форму слезы? Выяснить.

  Знаете ли вы, сколько воды выпадает во время шторма? Посетите наш Центр активности.

   

   

  Источники и дополнительная информация:

  • Bad Rain, Алистер Б. Фрейзер, профессор метеорологии, Университет штата Пенсильвания

   

  _{Значок активности, сделанный Eucalyp с сайта www.flaticon.com}

Ваша капля такого же размера, как моя?

18 апреля 2021 г.

Вы когда-нибудь задумывались, всегда ли размер капли одинаков? Краткий ответ на вопрос о размере капли заключается в том, что объем капли обычно варьируется, фактически в зависимости от 10 различных факторов. Это, конечно, относится к альт. проц. потому что в рецептах часто указывается «20 капель», «20 гтт» или «20 гт», что также означает капли.

Писатель и фотограф / Майк Уэр и Прадип Мальде

Добро пожаловать в поднауку СТАЛАГМОМЕТРИЯ!
От греческого: «Сталагма» = капля. (это не имеет ничего общего с лагерями для военнопленных времен Второй мировой войны или пещерными минеральными образованиями!)

Краткий ответ на этот вопрос заключается в том, что объем капли обычно различается. Для воды это будет порядка 0,06 миллилитров.
Это определяет очень приблизительную единицу объема, которую аптекари называют «минимум». Грубое эмпирическое правило: «около 17 капель на мл».

Более длинный ответ можно найти в физической химии. Фактический объем любой капли зависит от:

1. Радиуса отверстия трубки капельницы
2. Материал трубки капельницы
3. Форма наконечника капельницы
4. Скорость выталкивания жидкости из капельницы (что может повлиять на вязкость жидкости)
5. Плотность (или удельный вес) сбрасываемой жидкости
   5a. Плотность воздуха (или другой окружающей жидкости)
6. Поверхностное натяжение жидкости
7. Природа и концентрация любого растворенного вещества, если жидкость представляет собой раствор или смесь (часто в случае наших различных растворов сенсибилизаторов)
8. Температура (незначительно влияет на 5 и 6)
9. Сила гравитации, преобладающая локально (спросите у любого космонавта!)

…и, возможно, многое другое, о чем мы не подумали.

• 1, 2 и 3 можно согласовать, всегда используя один и тот же тип пипетки
• 4 предполагает, что мы должны выпускать жидкость медленно, а не впрыскивать ее
• 5, 6 и 7 означают, что разные жидкости (или растворы) дают капли разного размера – даже с одной и той же пипеткой
• 6, поверхностное натяжение является наиболее важным и может сильно различаться (например, поверхностное натяжение воды примерно в 3 раза больше, чем у спиртов).

Размер капли прямо пропорционален поверхностному натяжению жидкости: это обеспечивает основу для «метода подсчета капель» для сравнения поверхностного натяжения жидкостей с использованием прибора, называемого Сталагмометр . (Погуглите.) Я воздержусь от цитирования математических уравнений.
Использование любого «увлажняющего агента», такого как Tween20, сильно влияет на поверхностное натяжение, поэтому их называют «поверхностно-активными веществами».

Все это объясняет, почему я никогда не пытаюсь измерять объемы жидкости путем подсчета множества капель: при увеличении масштаба ошибки становятся огромными.
Попытка измерить растворы драгоценных металлов таким образом нелепа с научной и экономической точек зрения.

Рис. 5.3 Стрелки указывают на нижнюю часть поршня каждого шприца, от которой отсчитываются объемы по градуированным меткам. Изображение Прадипа Мальде.

Вся эта неопределенность устраняется за счет использования калиброванных «одноразовых» пластиковых шприцев для подкожных инъекций — без игл — , которые градуированы числовыми отметками объема. Они долгое время были дешевыми и широко доступными (и после усилий по сдерживанию нынешней пандемии вскоре должен появиться интенсивный рынок вторичной переработки шприцев на 1 мл и 5 мл!)
Градуированные стеклянные пипетки являются более сложным и хрупким вариантом для химически обученных людей и требуют механического поршня или резиновой груши для всасывания жидкости, потому что, каковы бы ни были исторические традиции химической практики, пипетки сегодня никогда не используются ртом. , из соображений безопасности.

Рис. 4.5 Пипетки и шприцы для измерения размеров капель. Изображение Прадипа Мальде.

Наиболее современным и удобным способом отмеривания заданных объемов жидкости являются регулируемые микропипетки с одноразовыми скользящими наконечниками, но они дороги. В книге Прадипа Мальде и моей книге о печати Pt/Pd есть раздел с практическими советами по измерению, см. стр. 67–69.и рис. 4.5 и 5.3.

Сноска: Единственная жидкость, которую я лично измеряю по капле, это раствор Tween20, где достаточно низкой точности.
Я обнаружил, что раствор Tween20 с концентрацией 20% об/об имеет больший срок хранения, чем более разбавленные растворы. Одна капля 20 % на 5 мл сенсибилизатора представляет собой разведение примерно в 100 раз, что дает конечную концентрацию Tween20 приблизительно 0,2 % — типичную отправную точку для изучения его влияния на покрытие сенсибилизатора.

Доктор Майк Уэр окончил химический факультет Оксфордского университета (19 лет).