Visst har du någonsin stirrat på regnet, förbryllad och förvånad över hur regndropparna faller på det. Droppar som alltid liknar en cirkulär eller oval form och som du personligen ser dem falla som om de var nålar. Vilka mysterier ligger bakom bildandet av vattendroppar? Vad är gömt under ytan av små vattendroppar och varför bildas vattendroppar?
Om du vill dechiffrera alla dessa gåtor och tvivel, fortsätt läsa 🙂
En droppe vatten
Vatten är det vanligaste elementet som finns på jordytan. Tack vare vatten kan livet som vi känner det utvecklas. Om det inte var för henne skulle det inte finnas några floder, sjöar, hav eller hav. Dessutom kunde vi inte leva eftersom vi består av 70% vatten.
Vatten finns i alla tre tillstånden: fast (i form av is), vätska (vatten) och gas (vattenånga). Dess tillståndsförändring beror helt på temperatur och tryck. När värme appliceras på is ökar dess energi vibrationerna hos vattenmolekylerna inuti den och den börjar smälta. Om denna värme fortsätter kommer partiklarna att separeras så mycket att de blir gas. Vattenånga de är bara små vattendroppar. Men ...
Varför bildas vattendroppar?
När vi pekar på molekylerna som utgör vatten, gör vi det till en cirkulär form som liknar kulor som hålls samman genom att vibrera och rotera. Om så var fallet, varför när vattnet spillts sprids det inte till tjockleken på en enda molekyl? Detta inträffar på grund av vad som kallas ytspänning. Tack vare den ytspänning som finns mellan molekylerna kan vi få en nål att flyta ovanpå ett glas eller så kan skomakareinsekterna gå genom vattnet.
För att förstå detta måste du veta vad som händer i vätskan. Vatten består av molekyler och dessa är i sin tur atomer. Varje atom har positiva laddningar (protoner) och negativa laddningar (elektroner) och de har en eller annan form, beroende på vilken typ av molekyl de bildar. Ibland drar elektronskalet till varandra mer och ibland protonerna och elektronerna. Därför vet vi att det finns krafter för attraktion och avstötning.
När vi tittar på en molekyl inuti vätskan kan vi se hur den är helt omgiven av fler molekyler och där alla intermolekylära krafter som existerar undanröjer varandra. Om en skulle skjuta åt vänster, skulle den andra skjuta till höger med samma intensitet, så de avbryter varandra. Detta gör att molekylerna har mindre energi och är mer stabila. Letar alltid efter det tillstånd som kostar minst energi att underhålla, vad som är varmt svalnar, vad som är mycket höga fall etc.
Saken är komplicerad när man observerar molekylerna som finns i det ytliga lagret av vattnet. Dessa molekyler är inte helt omgivna av andra molekyler. De får bara styrka från ena sidan, men inte från den andra. För att åtgärda detta problem omplacerar molekylerna sig och försöker hitta en form för att minimera ytan de upptar. För samma volym, den geometriska kroppen med den minsta ytan är sfären.
Av alla dessa skäl bildas vattendroppar när vattnet hälls i en cirkulär eller sfärisk form. Detta är också anledningen till att föremål som har liten massa och är tätare än vatten (som skomakare) kan flyta eftersom vattenytan tenderar att inte bryta för att låta en främmande kropp komma in.
Ytspänningen i vatten är högre än i andra vätskor, eftersom dess molekylers geometri är vinklad och får fler krafter att existera.
Varför är regndroppar formade som en dropp?
När anledningen till att vattendroppar bildas är det dags att förklara varför dessa droppar har form av en tår när de faller från himlen under regnet.
Vanligtvis avbildas en droppformad droppe vatten. Men om inte dessa droppar faller på ett fönster, har det inte en liknande form. Små regndroppar har en radie på mindre än en millimeter och har sfärisk form. De största har formen av hamburgarbullar när de når radievärden större än 4,5 mm. När detta händer förvrängs dropparna i en fallskärm med ett rör vatten runt basen och sprids ut i mindre droppar.
Denna förändring i vattendropparnas form beror på resultatet av spänningen hos två krafter som verkar samtidigt. Den första är ytspänningen innan den ses och den andra är lufttrycket, lager för att skjuta droppens botten uppåt när den faller. När vattendroppen är mindre utövar ytspänningen en större kraft än lufttryckets, så att droppen får formen av en sfär. När vattendroppens storlek ökar, ökar hastigheten med vilken den faller, på ett sådant sätt att den kraft med vilken lufttrycket verkar på vattendroppen ökar. Detta gör att droppen blir mer platt och en depression bildas inuti den.
När fallets radie överstiger 4 mm, ökar fördjupningen i droppets centrum så att den bildas en påse med en vattenring på toppen och från denna stora droppe bildas flera små.
Med denna information kommer du att kunna veta lite mer om vattendropparna och varför de har den formen när de är på olika ställen. Nu kan du titta genom fönstret med större kunskap om det element som ger oss liv.