水滴の挙動について

質問

撥水処理したガラス上にスポイトで水を落とします。
落とした水滴は、表面張力で安定した形を保ちます。（添付資料：(1)）
その安定した水滴に、再度スポイトで水を落とします。（添付資料：(2)）
添付資料(3)→(4)に変化するまでの時間は、だいたいどれくらいか教えてください。
また、その時間を長くしたり、短くしたりする事はできるのでしょうか？

回答No.1

doc_somday · ベストアンサー

これは極端に難しい問題で、簡単な答えはありません。
撥水処理した表面の性質にも依存します、つまり水の凝集力(表面張力)との「競争」
になってしまいます。
状態３→状態４を問題にされていますが、確かにこれは非常に困難な課題です。
しかしそれ以前に「巨大な」問題があるのです、
この実験をあなたは実際にやった事がありますか？
私はあります、もちろんあなたの興味と立場が違うので、計算などしませんでした。
問題は、水滴同士が「反発」して「合体しない」方が普通なのです。
特に粒子径が小さいと十個以上の水滴が遊び回る事になります。
この問題を扱った本に、イスラエルアチヴィリの「分子間力と表面力」
朝倉書店があります私が持っているのは第二版で1991年版ですから
現行版があるなら原書の版も代わっているはずです。
もう書店どころか版元にも無いでしょうから、アマゾンの中古をお買い下さい。
なお文章は「難解」ではないが「理解」出来る人は天才か大秀才か物理数学に
強い方でしょう、さらに「難題」が放置されています、だから読んでも
解決にならないと思いますが、この本しか「教科書」は無いのです。
ほぼ全ての分子間力を扱っています、もちろん題名にある表面張力も扱っています。
本を読む前に簡単な実験で遊んで下さい。
静止した水面に低い位置から小さめの水滴を乗せてやります、風や振動が無いと
非常に長い時間水滴は水面に取り込まれません、複数の水滴を乗せる事も出来ます
実験の腕次第ですね。ｗ

お礼

回答ありがとうございます。
とても難しい問題だという事が分かりました。

補足

経験値からで結構です。
どのくらいの時間だったか教えていただける範囲で回答頂けると助かります。

回答No.2

noname#249717

最近はコンパクトデジカメでも高速度撮影ができるので、実際に撮影してみてコマ送りしながら時系列観察してみてはいかがですか？10回も測れば(3)→(4)の遷移時間のオーダーがわかるのではないでしょうか。

以下、憶測ですが、水滴合体の現象は「体積変化かつ表面積変化」ですから、水滴の体積が大きければ時間は長いという傾向にあると思います。その辺も精密ディスペンサーを使用して滴下する水滴量を横軸にして、縦軸合体時間で傾向はつかめるのではないでしょうか。

お礼

回答ありがとうございました。
高速度撮影して、実験してみるのが現実的なのかも知れませんね。
実際は、非常に微細な量なので、中々時系列的に実験する事が難しい現状があります。