Wasser VS Seifenwasser

Wenn Sie einen Flüssigkeitstropfen auf eine feste Oberfläche geben, trifft die Oberfläche der Flüssigkeit den Festkörper in einem charakteristischen Winkel, der als Kontaktwinkel bezeichnet wird .

Der Kontaktwinkel wird durch die Flüssigkeit gemessen, sodass ein hoher Kontaktwinkel bedeutet, dass der Tropfen dazu neigt, sich zusammenzuballen, während ein niedriger Kontaktwinkel bedeutet, dass er sich ausbreitet. Ich habe den Kontaktwinkel als bezeichnet$\theta$. Ich weiß nicht, wie hoch der Kontaktwinkel von Wasser auf einer Münze ist, aber ich vermute, dass er ziemlich hoch ist, sodass der Tropfen ein bisschen wie in der Zeichnung links aussehen würde.

Wenn Sie ein Tensid hinzufügen, verringert dies normalerweise den Kontaktwinkel, sodass der Tropfen eher wie in der Zeichnung rechts aussieht.

Nehmen wir nun an, Sie fügen Wasser hinzu, bis der Tropfen die gesamte Münze bedeckt. Das Ergebnis ist eine vergrößerte Version des obigen Diagramms:

Ich habe die Kontaktwinkel wie im ersten Diagramm beibehalten, und es sollte sofort ersichtlich sein, dass das untere Kontaktwinkeldiagramm rechts nicht so viel Wasser enthält wie das linke. Deshalb konnten Sie mehr Tropfen reines Wasser als Seifenwasser hinzufügen.

In der Praxis wäre der Unterschied nicht so groß, wie mein Diagramm vermuten lässt, da das Gewicht des Tropfens ihn verformt. Der links gezeigte reine Wassertropfen würde also etwas nach unten quetschen und dadurch sein Volumen verringern. Aber selbst unter Berücksichtigung dessen enthält der Tropfen mit höherem Kontaktwinkel mehr Wasser als der Tropfen mit niedrigerem Kontaktwinkel.

Die Oberflächenspannung ist die Antwort. Seife enthält Tenside, deren Zweck es ist, die Spannung zu verringern. So benetzt es den Penny besser, anstatt sich zusammenzuballen, und die Größe des Balls, der zusammengehalten werden kann, ist kleiner.

Ich habe einige Tests zum Verhalten einzelner Wassertropfen durchgeführt, und hier ist ein Foto von dieser Seite:

Dies ist ein Foto einiger gewöhnlicher Wassertropfen, zusammen mit einigen Tropfen, denen ein wenig Triton X-100 hinzugefügt wurde. Deutlich sind die Wassertropfen als kleine Linsen zu erkennen, die recht hoch aus dem Kunststoff herausragen und durch ihre stark gebogene Form ausgeprägte optische Effekte haben. Die anderen Tropfen hingegen sind deutlich nasser und breiten sich zu einer dünnen Schicht auf dem Kunststoff aus. Sie sind unregelmäßig geformt, da sie weniger dazu neigen, sich zu einer Kugel zusammenzuziehen, und breiten sich sehr flach aus . Ich habe Pfeile hinzugefügt, um auf die hellen Glanzlichter an den gekrümmten Rändern der Tropfen hinzuweisen, da sie so schwer zu erkennen sind.