A evaporação de misturas de dois líquidos cria designs hipnóticos

Gotículas contendo líquidos com diferentes tensões superficiais, como isopropanol e etileno glicol (mostrado), florescem em padrões intrincados à medida que evaporam.

AP Mouat et al/Cartas de Revisão Física 2020

Por Maria Temming

2 de março de 2020 às 6h00

Quando líquidos contendo pequenas partículas evaporam, esses fluidos geralmente deixam para trás impressões digitais como anéis de café ou teias de uísque (SN: 31/10/19). Mas os líquidos misturados com outros líquidos deixam seus próprios padrões de resíduos distintos.

Uma gota de evaporação que contém dois fluidos pode brotar saliências semelhantes a dedos ou uma cadeia de gotas menores em torno de sua borda, dependendo dos líquidos na mistura, pesquisadores relatam em 14 de fevereiro na Physical Review Letters. Os pesquisadores capturaram esses fenômenos em vídeo usando gotículas de isopropanol, um componente do álcool isopropílico, misturado com um ingrediente anticongelante chamado etileno glicol ou outro produto químico chamado dodecano. Padrões semelhantes também aparecem em outras misturas de fluidos em evaporação.

Os pesquisadores depositaram gotas de 1 microlitro de isopropanol, misturado com etileno glicol ou dodecano, em uma superfície lisa. À medida que cada gota se espalhava, o isopropanolevaporava rapidamente na borda, onde a poça era mais fina - deixando uma concentração maior de etileno glicol ou dodecano ao redor do perímetro da poça.

Essa borda distendida finalmente se estilhaçou em um anel de gotículas menores. Em piscinas contendo etileno glicol, essas gotículas esticadas para fora para criar saliências semelhantes a dedos. Nas poças contendo dodecano, as gotas formavam um colar de contas ao redor da poça.

A diferença no padrão da borda da poça surgiu das diferentes tensões superficiais dos líquidos - quão fortemente as moléculas na superfície de um fluido se agarram umas às outras (SN: 12/6/18). O líquido tende a fluir para regiões com maior tensão superficial, onde as moléculas exercem uma atração mais forte umas sobre as outras. "Pense em um cabo de guerra", diz o coautor Justin Burton, físico da Emory University, em Atlanta. "Se você tem uma tensão superficial maior de um lado... um cabo de guerra [é] mais forte que o outro, e então tudo começa a se mover" nessa direção.

A tensão superficial do etilenoglicol é cerca de 2,2 vezes maior que a do isopropanol. Como resultado, gotículas ricas em etileno glicol ao redor da borda de uma poça em evaporação arrastam o fluido do centro da poça para fora, formando saliências semelhantes a dedos. Por outro lado, o dodecano tem uma tensão superficial comparável à do isopropanol. Assim, as gotículas ao redor da borda das poças contendo dodecano permanecem no lugar.

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AP Mouat et ai. Sintonizando a dinâmica da linha de contato e os padrões de deposição em misturas líquidas voláteis. Cartas de revisão física. Vol. 124, 14 de fevereiro de 2020. doi:10.1103/PhysRevLett.124.064502.

Anteriormente redatora da equipe de ciências físicas do Science News, Maria Temming é editora assistente do Science News Explores. Ela tem bacharelado em física e inglês e mestrado em redação científica.

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