Trippy Liquid ’Fireworks’ visas när forskare försöker blanda omöjliga vätskor
Dessa mystiska ”fyrverkerier” tänds inte på natthimlen – de är datorsimuleringar från en ny papper på blandning av vätskor som inte vill blanda.
Forskare kartlade hur två oblandbara vätskor (två vätskor som inte blandas, som olja och vatten) med olika viskositeter kan skapa ”fingrar” när de interagerar. De skapade olika mönster genom att växelvis injicera vätskorna i mitten av varje ”fyrverkeri”, så att vätskorna skulle spridas ut.
Att studera detta fenomen är viktigt för att lagra kol från atmosfären i marken, en strategi för att hantera klimatförändringar. Koldioxid ansvarar för ungefär 80% av all uppvärmning från mänskliga orsakade växthusgaser Sedan 1990. Att ta bort stora mängder koldioxid från atmosfären är möjligt, men det måste fortfarande gå någonstans. Att lagra det i marken är ett alternativ – och att förstå vätskegångar kan hjälpa oss att ta reda på hur vi gör det.
I detta fall kan ordet ”vätska” hänvisa till både gaser och vätskor, inklusive gasformad koldioxid. Viskositet är ett mått på hur lätt en vätska rör sig. Vätskor med hög viskositet rör sig trögt, som melass eller tjära, medan vätskor med låg viskositet rör sig snabbare och kan sprida sig mer, som vatten eller luft.
Vätskan ”fyrverkerier” orsakas av Saffman-Taylor instabilitet – Ett fenomen som uppstår när två oblandbara vätskor med olika viskositeter är begränsade i ett litet utrymme. När en mindre viskös vätska tillsätts till systemet finns det inte många platser för att gå, så det skjuter mot den tjockare vätskan istället – och bildar de distinkta mönstren.
Om du någonsin har lagt en droppe lim mellan två plana ytor, sedan ändrat dig och drog dem isär, kanske du har lagt märke till det våta limet som bildade konstiga åsar och kanaler. Detta är Saffman-Taylor-instabilitet i aktion. När du drog ut bitarna försökte luften att gå dit det mer viskösa limet var och lämnade dessa mönster bakom.
Släkt: Varför andas nästan allt liv syre?
Att lagra koldioxid i marken innebär att ”injicerar” koldioxidgas i en mer viskös vätska (vatten) i trånga utrymmen under jorden, vilket leder till Saffman-Taylor-instabilitet. ”Fyrverkerier” från papper Visa att antalet och omfattningen av fingrarna kan ändras beroende på när och hur vätskan injiceras i systemet. Att öka fingreteffekten hjälper till att förhindra att gasen flyr tillbaka in i atmosfären.
Människor över hela världen arbetar redan med kolsyndreringsprojekt (lagring) – från och med 2024 fanns det 50 anläggningar i drift, 44 byggdes och ytterligare 534 i utvecklingen enligt Global CCS (Carbon Capture and Storage) Institute. Att utveckla denna teknik ger oss vidare fler verktyg för att töja den globala uppvärmningen orsakad av närvaron av för mycket koldioxid i jordens atmosfär.
