Эти капли как живые! [Veritasium]

Вот сайт с шаурмой.

[Музыка]

Смотрите, что происходит, если нанести несколько капель пищевого красителя на стекло. Некоторые из них притягиваются и сливаются, другие начинают бегать друг за другом. Похоже на поведение микроорганизмов, правда?

Можете попробовать сами. Возьмите пищевой краситель и, используя пипетку, аккуратно смешайте с дистиллированной водой. Подержите предметное стекло над огнем на секунд 30, дайте ему остыть, после чего нанесите несколько капель получившегося раствора.

Капли с одинаковой концентрацией красителя начнут сливаться друг с другом, а с разной - играть в догонялки.

[Музыка]

[Музыка]

Дорога. Можно нарисовать две линии несмываемым гидрофобным маркером и устроить гонку преследования.

[Музыка]

Кстати, капли с одинаковой концентрацией тянутся друг другу даже через гидрофобную преграду. Мы использовали простую воду и краситель. Откуда такие чудеса? Все дело в испарении. Капли постоянно испаряются, и вокруг них возникает облако пара.

Скорость испарения зависит от влажности возле конкретной капли, и чем более сухой воздух, тем быстрее процесс. Когда две капли сближаются, воздух вокруг них оказывается суше, чем между ними, скорость испарения наружу получается выше. Их толкает навстречу друг другу, так что капли притягиваются из-за разницы в испарениях.

С этим разобрались. Пищевой краситель состоит в основном из двух молекул: воды и пропиленгликоля. Они хорошо смешиваются, то есть являются смесимыми, но различаются по свойствам. Вода, например, быстрее испаряется, так как она легче, и благодаря водородным связям у нее выше поверхностное натяжение. Это важно, ведь из-за разницы в поверхностном натяжении возникают интересные эффекты.

Вот, например, я насыплю перца в миску с водой, чтобы лучше было видно. Итак, добавим чуточку мыла в самый центр, вот сюда. Видите, вода разбегается в стороны. Все потому, что поверхностное натяжение мыла меньше, чем у воды.

Представьте перетягивание каната: молекулы воды тянут друг друга с одинаковой силой во все стороны. Но как только мы добавляем мыло, баланс нарушается, ведь его поверхностное натяжение ниже. Молекулы воды тянут друг друга сильнее, чем молекулы мыла. Из-за этого стремительно разбегаются в стороны от места, куда я капнул.

Это эффект морской волны. И нечто похожее происходит и с раствором пищевого красителя. Капли из примерно равной концентрации притягиваются из-за более высокой влажности между ними и сливаются, капли с разной концентрацией, хоть и притягиваются, не сливаются. Вода в менее концентрированном тянет свою половину каната сильнее прочь от большей концентрации пропиленгликоля, так же, как и в случае с мылом.

А разница в скорости испарения толкает их вперед. Возникает очень увлекательная картина, сильно напоминающее что-то живое. Двигательная реакция микроорганизмов на химические раздражители называется хемотаксисом. Поведение этих капель не так уж сильно от него отличается; его даже называют искусственным хемотаксисом. Хотя сходство с живыми организмами действительно удивительное.

Мне кажется, удивляться тут особо нечему. Ведь именно с движения молекул началась эволюция. Они соединялись и распадались, притягивались и отталкивались. Спустя миллиарды лет сурового естественного отбора появились мы, существа, для которых вполне естественное поведение молекул кажется каким-то чудом.

Что же, такого жизнь.

Переведено и озвучено студией "Вверх", Гайдар.