Czym jest „efekt orzecha brazylijskiego” i co mają z nim wspólnego polscy naukowcy
Naukowcy z Uniwersytetu Warszawskiego we współpracy z naukowcami z uczelni w Holandii wykazali, że tak zwany efekt orzecha brazylijskiego nie wymaga dostarczania energii. Po raz pierwszy wykazano eksperymentalnie, że zjawisko dotyczące tego efektu może zachodzić samoczynnie.
Dotychczas panowała opinia, że wspomniany efekt wymaga dostarczenia energii z zewnątrz. Jednak grupa polskich naukowców we współpracy z Holenderskimi wykazała eksperymentalnie, że zjawisko może zachodzić samoczynnie, bez dostarczania energii z zewnątrz.
Efekt orzecha brazylijskiego
Dla niewtajemniczonych tak zwany efekt orzecha brazylijskiego polega na zjawisku wydobywania się większych obiektów w zbiorze na powierzchnię. Można to zobrazować na przykładzie paczki z mieszanką orzechów. Gdy potrząśniemy otwartą paczką, największe orzechy w mieszance wydobędą się na samą górę.
Zjawisko, kiedy duże obiekty wydobywają się na powierzchnię mieszaniny różnych przedmiotów, fachowo nazywa się konwekcją granularną, popularnie nazywane właśnie efektem orzecha brazylijskiego. Nie zamyka się ono tylko a małej paczce orzechów, lecz powszechnie występuje w przyrodzie.
Badania nad efektem orzecha brazylijskiego
Badacze z UW i Uniwersytetu w Utrechcie udowodnili eksperymentalnie, że wspomniany efekt nie wymaga dostarczania energii z zewnątrz.
Pokazaliśmy, że efekt orzecha brazylijskiego może zajść w mieszaninie naładowanych cząstek koloidalnych, napędzanych wyłącznie przez ruchy Browna i odpychanie się ładunków elektrycznych.
W paczce z orzechami, podczas potrząsania mniejsze elementy wypełniają luki na dnie w efekcie czego, większe są wypychane na powierzchnię. Jednak mechanizm leżący u podstaw zachowania cząsteczek w koloidzie był inny. Tutaj efekt był napędzany ruchami Browna koloidalnych cząsteczek zachodzącymi w wyniku zderzeń z cząsteczkami rozpuszczalnika.
Każda z cząstek naładowana jest dodatnio. Cięższe, ale zarazem większe cząstki mają większy ładunek, więc odpychają się mocniej, co sprawia, że poruszają się w górę łatwiej, niż mniejsze, a zarazem lżejsze cząstki.
Ruchy Browna
Ruchy Browna to chaotyczny ruch cząsteczek w cieczy lub gazie, który zainicjowany zostaje przez zderzenia zawiesiny z cząsteczkami płynu. Efekt ten został odkryty przez Roberta Browna w 1827 roku. Obserwując pyłki kwiatowe w zawiesinie wodnej dostrzegł, że pozostają one w nieustannym chaotycznym ruchu.
Odkrycie to może mieć niemałe znaczenie w takich dziedzinach nauki jak geologia, fizyka miękkiej materii, czy stabilizacja farb i atramentów.
