如何使用化学方法走出迷宫？( 二 ) _小知识

△马伦哥尼效应的演示：在容器中倒入含有碱和脂肪酸的水溶液，在此中一端放入一块浸有酸的凝胶，另一端的水面上放置颜料颗粒。概况能不平均引起的马伦哥尼效应会使得颜料颗粒朝着有凝胶的那一端移动[1]
接下来有一个问题：在迷宫进口和出口之间有良多路径，液体该沿着哪条路流动呢？显然，液体应该沿着概况能转变最为显著的路径移动，而这刚好是物理距离最短的线路，也就是迷宫准确的路线。是以，液体必然会优先沿着这条路径流动。这就比如我们将一个皮球从距离地面必然高度处落下，皮球必然会沿着与地面垂直的偏向落下，而不会在空中拐几个弯。若是我们在迷宫进口处的水和空气界面放上一些颜料的颗粒，那么当马伦哥尼效应发生时，颜料颗粒也会被裹挟着一路流动，在这个过程中不竭有颜料分子消融到水中。经由过程水中的印迹，我们就看到了液体流动的偏向，是以也就找到了迷宫准确的路线。计较表白，颜料颗粒跟着水流动的速度很快，可达每秒钟1毫米甚至更快[1] 。是以对于长宽在一两个厘米的迷宫，我们只需要等上十几秒钟就可以看到准确的路径，可以说是半斤八两的敏捷。更为有趣的是，若是迷宫中存在不止一条从毗连进口和出口的路径，那么马伦哥尼效应引起的液体流动起首会揭示出最短的路径，跟着时候的推移，其它可能的路径也会闪现出来。研究人员还操纵这种方式当作功进行了“实战练习训练”——寻找真实的地图上两点间最短的距离。

若是一个迷宫中存在多条可能的路径，操纵马伦哥尼效应，我们可以先后将它们找出。图中(a)和(b)别离是在出口处(E)放入含有盐酸的凝胶，并在进口处(b)放入颜料颗粒约10秒钟和60秒钟后的情景， (c)图展示的是迷宫中所有可能路径以及2-正己基癸酸根浓度的分布，亮黄色暗示浓度较高。注重因为马伦哥尼效应激发液体流动的扰动，颜料有时也会进入一些死胡同[1] 。
【如何使用化学方法走出迷宫？】现实上，操纵马伦格尼效应解决迷宫问题并不止这里介绍的这个例子，只要可以或许在进口和出口之间造当作概况能的差别即可。例如我们也可以不需要在水中添加其它化合物，只要在迷宫出口处不竭添加乙醇，因为乙醇可以或许与水夹杂，概况能又低于水，同样可以造当作同样可以造当作进口和出口之间概况能存在差别，进而使得液体发生流动。不外因为这个时辰出口处的概况能低于进口，是以液体的流动偏向是接近概况处从出口流标的目的进口，而在接近容器底部的位置则是反过来从进口流标的目的出口。若是将一个小物体浸没在进口四周的水中，它就会跟着液体的流动标的目的出口不竭移动，从而指示出准确的路径[3] 。改变迷宫进口和出口处的温度也可以造当作液体概况能分布不均，从而造当作马伦哥尼效应[4] 。

若是仅在迷宫中插手纯水，但标的目的其一端不竭添加乙醇，因为乙醇能与水互溶而概况能又低于水，导致迷宫两头概况能分歧，由此激发的马伦哥尼效应同样可以用来指示迷宫的准确路径[3]

马伦哥尼效应还有很多有趣的例子。一个闻名的尝试是在水面上撒上一些胡椒粉末，然后在水面中间滴上一两滴番笕水，胡椒粉末立即就会标的目的着周围散开，这是因为番笕水的概况能要低于纯水，是以造当作水面中间和周围概况能存在差别。当然，这个现象不仅仅是好玩，很多现实应用都有它的身影。例如在半导体加工过程中，晶圆概况残留的水滴需要实时去除。我们可以用含有有机溶剂的气流吹标的目的水滴，因为有机溶剂的概况能凡是低于水，在马伦哥尼效应的感化下，水滴就会从晶圆概况流走。

如何使用化学方法走出迷宫？( 二 )

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