L'effetto Marangoni è un popolare esperimento di fisica. Viene prodotto quando un'interfaccia tra acqua e aria viene riscaldata in un solo punto. Poiché questo calore si irradierà verso l'esterno, si produce un gradiente di temperatura sulla superficie, facendo muovere il fluido attraverso il processo di irraggiamento di convezione. Quando su questa superficie vengono introdotte impurità insolubili, vengono immediatamente trascinati a lato del contenitore dell'acqua. A sua volta, questo crea un gradiente di tensione superficiale che fa sì che l'interfaccia diventi elastica.

Le strutture di questi flussi sono state ben comprese teoricamente da oltre un secolo, ma ancora non si allineano completamente con le osservazioni sperimentali dell'effetto. In un nuovo studio pubblicato su EPJ MI , Thomas Bickel dell'Università di Bordeaux in Francia ha scoperto nuove leggi matematiche che governano le proprietà dei flussi di Marangoni.

L'effetto Marangoni può avere svariate applicazioni, ad esempio nella saldatura e nella produzione di computer. Perciò, Le scoperte di Bickel potrebbero fornire nuove importanti informazioni per ricercatori e ingegneri che lavorano con sistemi a base di fluidi. Bickel ha scoperto che in acque più profonde, la regione in cui le impurità vengono spazzate via diminuisce di dimensione con l'aumento dell'elasticità della superficie. Al di fuori di queste regioni, I flussi di Marangoni sono annullati dai controflussi originati dalle impurità, il che significa che il fluido diventa statico. La regione può anche scomparire se l'elasticità della superficie è troppo grande, in tal caso la concentrazione delle impurezze sull'interfaccia diventa costante. Per di più, il confine della regione diventa più sfocato in acque poco profonde.

Bickel ha scoperto questi meccanismi attraverso derivazioni matematiche, a partire dalle note proprietà dei flussi di Marangoni. Ha poi incorporato aspetti tra cui la profondità dell'acqua e la concentrazione di impurità, e ne calcolò l'effetto sull'intero sistema. La ricerca di Bickel mostra che anche nei vecchi, esperimenti di fisica ben studiati, l'analisi matematica può ancora rivelare nuovi processi.