La durée de vie d'une gouttelette liquide qui se transforme en vapeur peut désormais être prédite grâce à une théorie développée à l'Université de Warwick. La nouvelle compréhension peut maintenant être exploitée dans une myriade de milieux naturels et industriels où la durée de vie des gouttes liquides régit le comportement et l'efficacité d'un processus.

L'eau s'évaporant en vapeur fait partie de notre quotidien, créant des panaches émanant d'une bouilloire bouillante et des nuages ​​gonflés dans le cadre du cycle de l'eau de la terre. Des gouttes de liquide s'évaporant sont également fréquemment observées, par exemple. comme la rosée du matin disparaît d'une toile d'araignée, et sont essentiels pour des technologies telles que les moteurs à combustion à injection de carburant et les dispositifs de refroidissement par évaporation de pointe pour l'électronique de nouvelle génération.

Des chercheurs du Mathematics Institute et de la School of Engineering de l'Université de Warwick ont ​​publié l'article "Lifetime of a Nanodroplet:Kinetic Effects &Regime Transitions, " publié dans la revue Lettres d'examen physique , dans lequel ils explorent la durée de vie d'une gouttelette liquide.

Les théories actuelles affirment que le diamètre au carré de la goutte diminue proportionnellement au temps (loi classique); cependant, cette période ne représente qu'une petite partie de l'évolution de la baisse. À mesure que le diamètre se rapproche des micro et nano-échelles inobservables, la dynamique moléculaire doit être utilisée comme des expériences virtuelles et celles-ci montrent un croisement vers un nouveau comportement, le diamètre diminuant désormais proportionnellement au temps (loi à l'échelle nanométrique).

Des recherches à Warwick ont ​​montré que ce comportement est dû à une physique complexe dans le flux de vapeur, ce qui peut entraîner des sauts de température sur quelques molécules pouvant atteindre 40 degrés ! Ce comportement est contre-intuitif à nos expériences quotidiennes (à l'échelle macro), où nous sommes habitués à des changements de température relativement progressifs, mais doit être pris en compte pour prédire avec précision les étapes finales de la vie d'une goutte en évaporation.

Le professeur Duncan Lockerby de la School of Engineering de l'Université de Warwick commente :

« La principale réalisation ici est la capacité de la théorie à prédire rapidement la durée de vie de la goutte et à créer un cadre de modélisation qui maintient la précision des échelles d'ingénierie typiques jusqu'aux applications nanométriques de pointe. »

Le Dr James Sprittles du Mathematics Institute de l'Université de Warwick commente :

"Il est fascinant que l'intuition basée sur des observations quotidiennes soit un obstacle pour tenter de comprendre les écoulements à l'échelle nanométrique, pour que, comme dans cette recherche, il faut s'appuyer sur la théorie pour nous éclairer."