Berita

Matematika Mengungkapkan Wawasan Baru Tentang Aliran Marangoni

Analisis teoretis baru yang menggambarkan pergerakan cairan yang suhunya bervariasi, temperatur yang bervariasi di antarmuka air-udara lebih cocok dengan pengamatan eksperimental sebelumnya.

Efek Marangoni adalah eksperimen fisika populer. Hal ini dihasilkan ketika sebuah antarmuka antara air dan udara dipanaskan hanya dalam satu tempat. Karena panas ini akan memancar ke luar, gradien suhu dihasilkan di permukaan, menyebabkan fluida bergerak melalui proses radiasi konveksi.Ketika kotoran yang tidak dapat larut dimasukkan ke permukaan ini, mereka segera disapu ke sisi wadah air. Pada gilirannya, ini menciptakan gradien dalam tegangan permukaan yang menyebabkan antarmuka menjadi elastis. Struktur aliran ini telah dipahami dengan baik secara teoritis selama lebih dari satu abad, tetapi masih belum sepenuhnya sejalan dengan pengamatan eksperimental tentang efeknya. Dalam sebuah studi baru yang diterbitkan dalam EPJ E, Thomas Bickel di University of Bordeaux di Perancis telah menemukan hukum matematika baru yang mengatur sifat-sifat aliran Marangoni.

Efek Marangoni dapat memiliki berbagai aplikasi, misalnya dalam pengelasan dan manufaktur komputer. Oleh karena itu, temuan Bickel dapat memberikan informasi baru yang penting bagi para peneliti dan insinyur yang bekerja dengan sistem berbasis cairan. Bickel menemukan bahwa pada air yang lebih dalam, daerah di mana pengotor disapu berkurang ukurannya dengan peningkatan elastisitas permukaan. Di luar daerah ini, aliran Marangoni dibatalkan oleh aliran balik yang berasal dari pengotor, yang berarti fluida menjadi statis. Wilayah ini bahkan dapat menghilang jika elastisitas permukaan terlalu besar, dalam hal ini konsentrasi pengotor pada antarmuka menjadi konstan. Selain itu, batas wilayah menjadi lebih kabur di air dangkal.

Bickel menemukan mekanisme ini melalui derivasi matematika, mulai dari sifat-sifat aliran Marangoni yang diketahui. Dia kemudian memasukkan aspek-aspek termasuk kedalaman air dan konsentrasi pengotor, dan dia menghitung pengaruhnya terhadap keseluruhan sistem. Penelitian Bickel menunjukkan bahwa bahkan dalam eksperimen fisika lama yang telah dipelajari dengan baik, analisis matematika masih dapat mengungkapkan proses baru.

Jurnal Referensi:

T. Bickel. Effect of surface-active contaminants on radial thermocapillary flows. The European Physical Journal E, 2019; 42 (10) DOI: 10.1140/epje/i2019-11896-5

Tags

Related Articles

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Back to top button
Close