Je hebt vast ooit naar de regen gestaard, verbaasd en verbaasd over de manier waarop de regendruppels erop vallen. Druppels die altijd op een ronde of ovale vorm lijken en die je persoonlijk ziet vallen alsof het naalden zijn. Welke mysteries schuilen er achter de vorming van waterdruppels? Wat zit er verborgen onder het oppervlak van kleine waterdruppeltjes en waarom vormen zich waterdruppeltjes?
Als je al deze raadsels en twijfels wilt ontcijferen, blijf dan lezen 🙂
Een druppel water
Water is het meest voorkomende element dat op het aardoppervlak voorkomt. Dankzij water kan het leven zoals we het kennen zich ontwikkelen. Als zij er niet was geweest, zouden er geen rivieren, meren, zeeën of oceanen zijn. Bovendien konden we niet leven aangezien we voor 70% uit water bestaan.
Water is te vinden in alle drie de staten: vast (in de vorm van ijs), vloeistof (water) en gas (waterdamp). De verandering van toestand hangt volledig af van temperatuur en druk. Wanneer warmte op ijs wordt toegepast, verhoogt de energie de trillingen van de watermoleculen erin en begint het te smelten. Als deze warmte aanhoudt, zullen de deeltjes zo ver scheiden dat ze in gas veranderen. Waterdamp het zijn maar kleine druppeltjes water. Maar ...
Waarom worden er waterdruppels gevormd?
Wanneer we wijzen op de moleculen waaruit water bestaat, maken we het een cirkelvorm die lijkt op ballen die bij elkaar worden gehouden door te trillen en te roteren. Als dit zo was, waarom verspreidt het zich dan niet tot de dikte van een enkel molecuul als het water wordt gemorst? Dit gebeurt vanwege wat wordt genoemd oppervlaktespanning. Dankzij de oppervlaktespanning die tussen de moleculen bestaat, kunnen we een naald op een glas laten drijven of kunnen de schoenmakersinsecten door het water lopen.
Om dit te begrijpen, moet u weten wat er in de vloeistof gebeurt. Water bestaat uit moleculen en dit zijn op hun beurt atomen. Elk atoom heeft positieve ladingen (protonen) en negatieve ladingen (elektronen) en ze hebben de ene of de andere vorm, afhankelijk van het type molecuul dat ze vormen. Soms trekt de elektronenschil elkaar meer aan, soms de protonen en elektronen. Daarom weten we dat er aantrekkingskracht en afstoting zijn.
Als we naar een molecuul in de vloeistof kijken, kunnen we zien hoe het volledig omgeven is door meer moleculen en waar alle intermoleculaire krachten die er zijn elkaar opheffen. Als de een naar links zou schieten, zou de ander met dezelfde intensiteit naar rechts schieten, zodat ze elkaar opheffen. Hierdoor hebben de moleculen minder energie en zijn stabieler. Altijd op zoek naar de staat die de minste energie kost om te onderhouden, wat warm is, koelt af, wat erg hoog is, valt, enz.
Het ding is gecompliceerd bij het observeren van de moleculen die zich in de oppervlakkige laag van het water bevinden. Deze moleculen zijn niet volledig omgeven door andere moleculen. Ze krijgen alleen kracht van de ene kant, maar niet van de andere. Om dit probleem op te lossen, herpositioneren de moleculen zichzelf en proberen ze een vorm te vinden om het oppervlak dat ze innemen te minimaliseren. Voor hetzelfde volume het geometrische lichaam met het kleinste oppervlak is de bol.
Om al deze redenen worden waterdruppels gevormd wanneer het water in een cirkel- of bolvorm wordt gegoten. Dit is ook de reden waarom objecten die weinig massa hebben en een grotere dichtheid hebben dan water (zoals schoenmakersinsecten) kunnen drijven, aangezien het oppervlak van het water niet breken om een vreemd lichaam binnen te laten.
De oppervlaktespanning in water is hoger dan in andere vloeistoffen, aangezien de geometrie van de moleculen hoekig is en meer krachten veroorzaakt.
Waarom hebben regendruppels de vorm van een traan?
Zodra de reden is waarom er waterdruppels worden gevormd, is het tijd om uit te leggen waarom deze druppels de vorm van een traan aannemen wanneer ze tijdens de regen uit de lucht vallen.
Meestal wordt een druppelvormige waterdruppel afgebeeld. Tenzij deze druppels op een raam vallen, heeft het echter geen vergelijkbare vorm. Kleine regendruppels hebben hebben een straal van minder dan een millimeter en zijn bolvormig. De grootste nemen de vorm aan van hamburgerbroodjes wanneer ze een straal van meer dan 4,5 mm bereiken. Wanneer dit gebeurt, vervormen de druppels tot een parachute met een buisje water rond de basis en verspreiden ze zich in kleinere druppels.
Deze verandering in de vorm van de waterdruppels is het resultaat van de spanning van twee gelijktijdig werkende krachten. De eerste is de oppervlaktespanning eerder gezien en de tweede is de luchtdruk, laag om de basis van de druppel naar boven te duwen als deze valt. Wanneer de druppel water kleiner is, oefent de oppervlaktespanning een grotere kracht uit dan die van de luchtdruk, zodat de druppel de vorm van een bol aanneemt. Naarmate de waterdruppel groter wordt, neemt de snelheid waarmee deze valt toe, zodanig dat ook de kracht waarmee de luchtdruk op de waterdruppel inwerkt toeneemt. Hierdoor wordt de druppel meer afgeplat en vormt zich daarin een depressie.
Wanneer de straal van de druppel groter is dan 4 mm, neemt de verdieping in het midden van de druppel toe zodat deze zich vormt een zak met een waterring erop en uit deze grote druppel worden verschillende kleine gevormd.
Met deze informatie kun je iets meer weten over de waterdruppels en waarom ze die vorm hebben als ze zich op verschillende plaatsen bevinden. Nu kun je door het raam kijken met meer kennis over het element dat ons leven geeft.