La durata della vita di una goccia di liquido che si sta trasformando in vapore può ora essere prevista grazie a una teoria sviluppata presso l'Università di Warwick. La nuova comprensione può ora essere sfruttata in una miriade di ambienti naturali e industriali in cui la durata delle gocce liquide governa il comportamento e l'efficienza di un processo.

L'acqua che evapora in vapore fa parte della nostra esistenza quotidiana, creando pennacchi provenienti da un bollitore bollente e nuvole rigonfie come parte del ciclo dell'acqua terrestre. Si osservano comunemente anche gocce di liquido evaporante, per esempio. come la rugiada del mattino scompare dalla tela di un ragno, e sono fondamentali per tecnologie come motori a combustione a iniezione di carburante e dispositivi di raffreddamento evaporativo all'avanguardia per l'elettronica di prossima generazione.

I ricercatori del Mathematics Institute e della School of Engineering dell'Università di Warwick hanno ricevuto il documento "Lifetime of a Nanodroplet:Kinetic Effects &Regime Transitions, "pubblicato sulla rivista Lettere di revisione fisica , in cui esplorano la durata della vita di una goccia di liquido.

Le teorie attuali affermano che il diametro quadrato della goccia decresce in proporzione al tempo (legge classica); però, questo periodo rappresenta solo una piccola parte dell'evoluzione della goccia. Man mano che il diametro si avvicina all'inosservabile micro e nanoscala, le dinamiche molecolari devono essere usate come esperimenti virtuali e queste mostrano un crossover verso un nuovo comportamento, con il diametro che ora si riduce in proporzione al tempo (legge della nanoscala).

La ricerca a Warwick ha dimostrato che questo comportamento si verifica a causa della fisica complessa nel flusso di vapore, che può provocare sbalzi di temperatura attraverso poche molecole fino a 40 gradi! Questo comportamento è controintuitivo rispetto alle nostre esperienze quotidiane (su macroscala), dove siamo abituati a temperature che cambiano in modo relativamente graduale, ma deve essere preso in considerazione per prevedere con precisione le fasi finali della vita di una goccia in evaporazione.

Il professor Duncan Lockerby della School of Engineering dell'Università di Warwick commenta:

"Il risultato principale qui è la capacità della teoria di prevedere rapidamente la durata della goccia e creare un quadro di modellazione che mantenga l'accuratezza dalle tipiche scale ingegneristiche fino alle applicazioni nanometriche all'avanguardia"

Il dott. James Sprittles dell'Istituto di matematica dell'Università di Warwick commenta:

"È affascinante che l'intuizione basata sulle osservazioni quotidiane sia un ostacolo quando si tenta di comprendere i flussi su scala nanometrica, affinché, come in questa ricerca, bisogna appoggiarsi alla teoria per illuminarci."