Вода, текущая по поверхности, — явление, знакомое каждому. Будь то дождевые капли, скатывающиеся по листьям, или вода, текущая по трубам в наших домах, этот процесс кажется привычным. Однако недавнее исследование учёных из RMIT и Мельбурнского университета выявило интересный аспект: движение воды по поверхности может создавать электрический заряд, который в десять раз превышает ранее известные значения. Результаты работы опубликованы в Physical Review Letters.
![]()
Фото из открытых источников
Один из соавторов исследования, доктор Шеррелл отметил, что многие люди могут не знать, что даже капли дождя, стекающие по стеклу автомобиля, генерируют небольшой электрический заряд. Этот заряд возникает из-за естественной полярности молекул воды. Когда вода взаимодействует с определёнными поверхностями, полярность молекул приводит к накоплению электрических зарядов.
Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода, что создаёт небольшие положительные и отрицательные заряды. Хотя явление образования электрического заряда при движении воды не ново, предыдущие исследования сосредотачивались на переходе воды с влажных поверхностей на сухие. Новая работа ученых направлена на изучение всех электрических эффектов, возникающих при взаимодействии жидкости с различными поверхностями.
Для эксперимента исследователи использовали плоскую тефлоновую пластину. Они измеряли электрический заряд, возникающий при растекании капель воды по этой поверхности, фиксируя моменты, когда капли прилипали и скользили по ней.
Процесс, при котором капля воды прилипает к поверхности и затем скользит, называется «прилипание-скольжение». В момент, когда капля начинает двигаться, происходит накопление энергии, которая затем высвобождается, создавая значительный электрический заряд. Исследование показало, что при первом контакте воды с поверхностью заряд изменился с 0 до 4,1 нанокулона — это в десять раз больше, чем фиксировалось ранее.
Интересно, что заряд оставался стабильным даже при перемещении капель между влажными и сухими поверхностями. Исследователи также отметили, что заряд, вероятно, сохраняется в каплях во время их движения.
Хотя величина заряда может показаться незначительной, она имеет важное значение для систем хранения топлива. В процессе заправки и транспортировки жидкостей происходит постоянный контакт с влажными и сухими поверхностями, что может привести к накоплению заряда и его разряду в виде искры, что представляет опасность в легковоспламеняющейся среде.
С переходом на возобновляемые виды топлива необходимость в безопасных системах хранения становится всё более актуальной. Современные методы борьбы с накоплением заряда, такие как ограничение потока или использование присадок, могут оказаться неэффективными для новых типов топлива.
Доктор Берри из Мельбурнского университета подчеркнул важность понимания механизмов образования электрического заряда при движении жидкостей по поверхностям, особенно в свете перехода к нулевым выбросам.
Ученые планируют вести дальнейшие работы с другими жидкостями, чтобы изучить явление прилипания-скольжения и его влияние на безопасность систем подачи жидкостей.
