¿Qué es el fenómeno Maragoni?
El efecto Marangoni se refiere al fenómeno de transferencia de masa causado por el gradiente de tensión superficial en la interfaz del fluido.
Cuando dos líquidos entran en contacto, el líquido con tensión superficial fuerte atraerá al líquido con tensión superficial débil, por lo que el líquido con tensión superficial débil penetrará en el lado más fuerte y la misma solución bajará. La concentración aumenta la tensión superficial, por lo que las soluciones concentradas también penetrarán en las soluciones diluidas.
Por ejemplo, el vino puede presentar un efecto visible llamado "lágrimas de vino". Este efecto es el resultado del hecho de que el alcohol tiene una tensión superficial más baja y una volatilidad más alta que el agua.
La solución de agua/alcohol sube a la superficie del vidrio, reduciendo la energía superficial del vidrio. El alcohol se evapora de la película, dejando un líquido con una tensión superficial más alta (más agua, menos alcohol). Las áreas con menor concentración de alcohol (mayor tensión superficial) atraen más fuerte el líquido circundante que las áreas con mayor concentración de alcohol (más baja en el vaso).
El resultado es que el líquido es arrastrado hacia arriba hasta que su propio peso excede la fuerza del efecto, y el líquido gotea por las paredes del recipiente. Esto también se puede demostrar fácilmente extendiendo una fina capa de agua sobre una superficie lisa y dejando caer una gota de alcohol en el centro de la película. El líquido saldrá del área donde cayeron las gotas de alcohol.
Este fenómeno fue estudiado y publicado por primera vez por el físico italiano Carlo Marengoni en un artículo de 1865, de ahí su nombre.
Importancia
En las condiciones de la Tierra, el efecto de convección natural causado por la gravedad es generalmente mucho más fuerte que el efecto Marangoni en sistemas con gradientes de temperatura a lo largo de la interfaz fluido/fluido.
Se han realizado numerosos experimentos (ESA?MASER 1-3) en cohetes sonda en condiciones de microgravedad para observar el efecto Marangoni sin la influencia de la gravedad.
La investigación sobre tuberías de calor a bordo de la Estación Espacial Internacional revela que las tuberías de calor expuestas a gradientes de temperatura en la Tierra hacen que el fluido del interior se evapore en un extremo y migre a lo largo de la tubería, secando el extremo caliente, mientras están en el espacio ( el efecto de la gravedad es insignificante), ocurre lo contrario y el extremo caliente del tubo se llena de líquido.
Esto se debe al efecto Marangoni y a la acción capilar. El líquido ingresa al extremo caliente del tubo a través de la acción capilar. Pero la mayor parte del líquido acaba todavía en forma de gotas, no lejos de las partes más calientes del tubo, explica el flujo de Marangoni.
Los gradientes de temperatura axiales y radiales hacen que el fluido fluya desde el extremo caliente y la pared del tubo hasta el eje central. El líquido forma gotas con una pequeña área de contacto con la pared del tubo, formando una fina película de líquido en circulación entre las gotas más frías y el líquido en el extremo caliente.