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Articulo de referencia

Experimento con hilo de agua

Se formó un puente de agua flotante entre dos vasos de precipitados. Repetición del experimento utilizando una fuente de corriente continua de 5 kV. El puente continuó funcion...

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Se formó un puente de agua flotante entre dos vasos de precipitados.
Repetición del experimento utilizando una  fuente de corriente continua de 5 kV. El puente continuó funcionando hasta que se interrumpió el suministro eléctrico en el último fotograma.

El experimento del hilo de agua es un fenómeno que ocurre cuando dos recipientes de agua desionizada , colocados sobre un aislante, se conectan mediante un hilo. Luego, se aplica una carga eléctrica positiva de alto voltaje a un recipiente y una carga negativa al otro. A un voltaje crítico, se forma un puente de agua líquida sin soporte entre los recipientes, que permanece incluso cuando se separan. El fenómeno fue descrito por primera vez en 1893 en una conferencia pública por el ingeniero británico William Armstrong . [ 1 ]

El puente, tal como se observa en una configuración típica, tiene un diámetro de 1 a 3  mm, por lo que permanece intacto al ser estirado hasta 25 milímetros (0,98 pulgadas) y se mantiene estable hasta por 45 minutos. La temperatura de la superficie también aumenta desde una temperatura inicial de 20 °C (68 °F) hasta 60 °C (140 °F) antes de romperse.     

Experimento

En un experimento típico, se llenan dos vasos de precipitados  de 100 ml con agua desionizada hasta aproximadamente 3 mm por debajo del borde, y se les aplica una corriente continua  de 15 kV , con un vaso polarizado negativamente y el otro positivamente . Tras acumular carga eléctrica, el agua asciende espontáneamente a lo largo del hilo que recorre las paredes de vidrio, formando un puente de agua entre ellas. Al separar lentamente un vaso del otro, la estructura permanece. Cuando el voltaje alcanza los 25 kV, la estructura puede separarse hasta 25 milímetros (0,98 pulgadas) . Si el hilo es muy corto, la fuerza del agua puede ser suficiente para empujarlo desde el vaso polarizado positivamente hacia el negativomente.  

El agua generalmente fluye del ánodo al cátodo , pero la dirección puede variar debido a la diferente carga superficial que se acumula en la superficie del puente de agua, lo que genera esfuerzos cortantes eléctricos de distinto signo. El puente se rompe en gotitas por acción capilar cuando los vasos se separan a una distancia crítica o cuando el voltaje se reduce a un valor crítico.

Para que se forme el puente electroquímico, se necesita agua limpia y desionizada , y su estabilidad se reduce drásticamente a medida que se introducen iones en el líquido (ya sea añadiendo sal o mediante reacciones electroquímicas en la superficie del electrodo).

Causas

Aunque el fenómeno aún necesita ser estudiado más a fondo, la comunidad científica coincide en que la polarización superficial en la superficie del agua cuando se aplica un campo eléctrico tangente alto es responsable de la extraordinaria estabilidad del sistema, lo cual ha sido confirmado mediante experimentos, teoría y simulaciones. [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] El mismo mecanismo se conoce desde hace décadas y se ha aplicado para la estabilización de películas líquidas y puentes de aceite líquido en el pasado. [ 5 ] [ 6 ] Algunos han especulado que este puente está formado por una red de H 3 O 2 o agua de zona de exclusión . [ 7 ] Sin embargo, no existe ninguna prueba experimental o medición que respalde tales afirmaciones.

Referencias

  1. ↑ Armstrong, William (1893). "La Sociedad Literaria y Filosófica de Newcastle" . The Electrical Engineer . 11 (6). Biggs & Co.: 154–155 .
  2. ↑ Marín, Álvaro G.; Lohse, Detlef (2010). "Construyendo puentes de agua en el aire: Electrohidrodinámica del puente de agua flotante". Physics of Fluids . 22 (12). AIP Publishing: 122104–122104–9. arXiv : 1010.4019 . Bibcode : 2010PhFl...22l2104M . doi : 10.1063/1.3518463 . ISSN 1070-6631 . S2CID 119215447 .  
  3. ↑ Aerov, Artem A. (20 de septiembre de 2011). "Por qué el puente de agua no se derrumba". Physical Review E. 84 ( 3) 036314. arXiv : 1012.1592 . Bibcode : 2011PhRvE..84c6314A . doi : 10.1103 / physreve.84.036314 . ISSN 1539-3755 . PMID 22060499. S2CID 29889217 .   
  4. ↑ Morawetz, K. (2 de agosto de 2012). "Teoría del agua y puentes líquidos cargados". Physical Review E. 86 ( 2) 026302. American Physical Society (APS). arXiv : 1107.0459 . Bibcode : 2012PhRvE..86b6302M . doi : 10.1103 / physreve.86.026302 . ISSN 1539-3755 . PMID 23005849. S2CID 42770937 .   
  5. ↑ González, H.; Mccluskey, FMJ; Castellanos, A.; Barrero, A. (1989). "Estabilización de puentes líquidos dieléctricos mediante campos eléctricos en ausencia de gravedad". Journal of Fluid Mechanics . 206 (–1). Cambridge University Press (CUP): 545–561. Bibcode : 1989JFM...206..545G . doi : 10.1017/s0022112089002405 . ISSN 0022-1120 . 
  6. ↑ Sankaran, Subramanian; Saville, DA (1993). "Experimentos sobre la estabilidad de un puente líquido en un campo eléctrico axial". Physics of Fluids A: Fluid Dynamics . 5 (4). AIP Publishing: 1081– 1083. Bibcode : 1993PhFlA...5.1081S . doi : 10.1063/1.858625 . ISSN 0899-8213 . 
  7. ↑ Pollack, Gerald. "Agua de la zona de exclusión" . Universidad de Washington.Agua de la zona de exclusión
  • Marin, Álvaro; Lohse, Detlef (15 de diciembre de 2010). "Construyendo puentes de agua en el aire: Electrohidrodinámica del puente de agua flotante" . Física de Fluidos . 22 (12): 122104–122104–9. arXiv : 1010.4019 . Bibcode : 2010PhFl...22l2104M . doi : 10.1063/1.3518463 . S2CID 119215447. Recuperado el 23 de diciembre de 2010 . 
  • Aerov, Artem (2011). "Por qué el puente de agua no colapsa". Physical Review E . 84.3 (36314) 036314. arXiv : 1012.1592 . Bibcode : 2011PhRvE..84c6314A . doi : 10.1103/PhysRevE.84.036314 . PMID 22060499 . S2CID 29889217 .  
  • Morawetz, Klaus (2012). "Teoría del agua y puentes líquidos cargados". Physical Review E . 86.2 (26302): 026302– 1. arXiv : 1107.0459 . Bibcode : 2012PhRvE..86b6302M . doi : 10.1103/PhysRevE.86.026302 . PMID 23005849 . S2CID 42770937 .  
  • González, H.; Mccluskey, FMJ; Castellanos, A.; Barrero, A. (26 de abril de 2006). "Estabilización de puentes líquidos dieléctricos mediante campos eléctricos en ausencia de gravedad". Journal of Fluid Mechanics . 206 (1): 545. Bibcode : 1989JFM...206..545G . doi : 10.1017/S0022112089002405 .
  • Sankaran, Subramanian; Saville, DA (abril de 1993). "Experimentos sobre la estabilidad de un puente líquido en un campo eléctrico axial". Physics of Fluids A: Fluid Dynamics . 5 (4): 1081– 1083. Bibcode : 1993PhFlA...5.1081S . doi : 10.1063/1.858625 .
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