Мы привыкли наблюдать, как вода стекает по стеклам окон, капает с листьев или движется по трубам. Однако мало кто задумывается о том, что этот процесс сопровождается образованием электрического заряда. Новое исследование показало, что вода может генерировать заряд в десять раз больше, чем считалось ранее.
Вода и электрический заряд
Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Благодаря своей структуре она обладает естественной полярностью: кислородная сторона заряжена отрицательно, а водородная – положительно. Когда вода контактирует с определенными поверхностями, это может приводить к разделению зарядов и их накоплению.
До сих пор подобные исследования в основном рассматривали случаи, когда вода переходила с влажной поверхности на сухую. Однако ученые решили изучить полную картину электрических эффектов, возникающих при взаимодействии жидкости с поверхностью.
Эксперимент с тефлоновой пластиной
Исследователи использовали плоскую пластину из тефлона – материала, который широко применяется в трубопроводах. С помощью специализированных камер они фиксировали процесс движения капель воды по поверхности, анализируя возникающий электрический заряд.
Оказалось, что самый значительный скачок заряда происходит в момент первого контакта капли с поверхностью – он возрастает с 0 до 4,1 нанокулона, что в десять раз превышает предыдущие наблюдения. При этом заряд не исчезает, а сохраняется в капле, когда она движется дальше.
Опасность для топливных систем
Хотя генерируемый заряд крайне мал (в миллион раз меньше, чем статический разряд от прыжка на батуте), он может играть важную роль в системах хранения и транспортировки топлива. При накоплении значительного заряда возможен его разряд в виде искры, что представляет серьезную опасность в легковоспламеняющейся среде.
По мере перехода на новые возобновляемые виды топлива становится важно учитывать этот эффект для повышения безопасности топливных систем. В настоящее время для борьбы с накоплением заряда применяются специальные добавки и регулирование скорости потока, однако эти методы могут оказаться недостаточно эффективными для новых видов топлива.
По словам одного из авторов исследования, доктора Берри из Мельбурнского университета, понимание механизма образования заряда при движении жидкостей по поверхности особенно важно в свете перехода к экологически чистым источникам энергии. Ученые планируют расширить исследование и изучить этот эффект не только для воды, но и для других жидкостей, особенно в контексте безопасности эксплуатации топливных систем.
Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.
