Kávéfoltok

[G.Á]

Jól ismert, hogy a kávéfoltok, -sok más folyadék foltjával azonos módon, bár kevésbé látványosan- inhomogén, gyűrűszerű foltot hagynak hátra száradás után.
Mi ennek az oka?

[Macska Bonifác]

Hasonló jelenség:
https://hu.wikipedia.org/wiki/Liesegang-jelens%C3%A9g
http://www.kemia-oktatas.hu/liesegang_h ... mmary.html itt a szerző azt állítja hogy megoldotta a problémát és teljesen letisztázta a jelenséget. Talán a te kávéfoltod is kezelhető speciális eseteként? Mindenesetre néhány modell és magyarázat van rá)

[G.Á]

A Liesegang-jelenség valóban egy sokkal bonyolultabb fizikai-kémiai jelenség, valószínüleg valamilyen speciális esetben (kémiai reakciók hiánya esetén, bonyolult kezdeti feltételekkel) talán valóban visszaadná a kérdéses jelenséget, de itt most nem kell ilyen részletességben válaszolni.

Itt most alapvetően három hatással kell számolni: a párolgással, a felület-csepp kölcsönhatással, és a cseppben létrejövő áramlással.
Természetesen elegendő kvalitatív választ adni.

[G.Á]

A mechanizmus természetesen igen bonyolult, de a lényege könnyen összefoglalható.

Előzetesen néhány megjegyzés:
Általában nem alakul ki gyűrűszerű folt, ha
-az oldott részecskék közötti kölcsönhatás jelentős szerepet játszik, például nagy koncentrációjú szálas szerkezetű részecskék esetén;
-ha a párolgás az oldat-levegő-felület érintkezési vonal mentén sokkal gyorsabb mint a részecskék diffúziója;

természetesen egyéb tényezők is befolyásolhatják a jelenséget, de ezek megértése elegendő.

A gyűrűszerű folt kialakulásához három tényező szükséges (de nem elégséges):
-A folyadék-felület érintkezési szöge nemnulla;
-A folyadék párolog;
-Az érintkezési vonal tapad.

Ezek együttesen egy olyan geometriai feltételt rögzítenek, amelyet a párolgás ellenében csak egy kifelé történő kapilláris áramlás képes ellensúlyozni.


Ennek az ellenőrzésére kontrollált párologtatási profil mellett is elvégezték a kísérletet:

Ezen képen jól lehet látni azt, amit ez alapján várnánk, nevezetesen ha a perem mentén elhanyagolható a párolgás sebessége, egyenletes folt marad hátra.

Ennél azonban bonyolultabb a helyzet annyiban, hogy a párolgás beindítja az ú.n. Marangoni áramlást, amely a felületi-feszültség gradiense által hajtott folyamat.
Ez történetesen ellentétes irányú áramlás, így ennek gyengesége is fontos. Meleg, vizes oldatokban ez többnyire fennáll.