
【机】 Marangoni effect
马雷哥尼效应(Marangoni Effect) 是由表面张力梯度驱动的流体运动现象,其名称源于意大利物理学家卡罗·马雷哥尼(Carlo Marangoni)。该效应在汉英词典中常被译为“Marangoni effect”,定义为“由液体表面张力差异引发的质量传递或对流现象”。
从物理机制看,当两种互溶液体接触时,若某区域表面张力因温度、浓度或成分差异而降低,流体便会从低表面张力区域向高表面张力区域流动,形成特定的界面流型。例如,葡萄酒的“酒泪”现象(tears of wine)即为此效应的典型表现:酒精蒸发导致液膜表面张力不均,促使液体向上攀升并聚集成滴后回落。
该效应在工程与科学领域应用广泛。例如,微重力环境下(如国际空间站),马雷哥尼效应主导的流体行为被用于优化散热系统设计;在材料科学中,它可调控薄膜涂层的均匀性。
权威参考来源:
马雷哥尼效应(Marangoni effect),又称马兰戈尼效应或表面张力梯度驱动流动,是流体力学中的一种现象,指两种液体界面处因表面张力差异引发的质量或能量传输过程。以下是详细解释:
1. 基本机制
当两种液体的界面存在表面张力梯度时(通常由温度、浓度或成分差异引起),液体会从表面张力较低的区域向较高区域流动。例如,热咖啡冷却时,表面因蒸发导致局部温度下降,表面张力增大,周围液体被拉向此处,形成对流。
2. 数学描述
表面张力梯度($
abla sigma$)与流速的关系可用公式表示:
$$
tau = mu frac{partial u}{partial y} =
abla sigma
$$
其中$tau$为剪切应力,$mu$为动力黏度,$u$为流速,$y$为垂直方向坐标。
3. 典型现象
4. 发现与命名
由意大利物理学家卡罗·马兰戈尼(Carlo Marangoni)在1865年首次系统研究,后由英国科学家瑞利勋爵进一步理论化。
该效应在化工、材料科学、航天工程等领域有重要应用,其反向现象(表面张力差抑制流动)则称为逆马雷哥尼效应。理解这一现象需结合热力学、流体力学及界面科学知识。
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