A folyadékmechanikában a Marangoni-effektus ( Carlo Marangoni (en) olasz fizikus neve ) az anyag jelenségeit az interfész mentén szállítja, válaszul a felületi feszültség gradiensére . Ez a hatás egyedül felelős a jelenség bor könnyek , a közhiedelemmel ellentétben, amely kiegyenlíti ezeket a „láb” (vagy könnyek) magas tartalma glicerin .
Ezt a jelenséget először vizsgálták könnyek bor fizikus James Thomson , Lord Kelvin testvére , 1855-ben Az általánosabb értelemben névadója az olasz fizikus Carlo Marangoni tanult közben tézisét a University of Pavia és közzétette eredményeit 1865-ben 1878-ban teljes elméleti kezelést nyújtott Willard Gibbs a heterogén anyagok egyensúlya című munkájában .
Mivel egy nagy felületi feszültségű folyadék erősebben húzza körülötte a folyadékot, mint a kis feszültségű folyadék, a felületi feszültség gradiens jelenléte természetesen arra kényszeríti a folyadékot, hogy a kis feszültségű területekről a nagy felületi feszültségű területekre áramoljon. Ezt a gradienst okozhatja koncentrációs gradiens vagy hőmérsékleti gradiens (a felületi feszültség a hőmérséklettől függően).
Például, a bor is mutatnak látható hatása úgynevezett könnyek bor , amint az a fényképen. Ez a hatás annak köszönhető, hogy az alkohol felületi feszültsége kisebb, mint a vízé. Ha az alkoholt inhomogén módon keverjük össze a vízzel, akkor egy alacsony alkoholkoncentrációjú (ezért nagyobb felületi feszültségű) régió erősebben húzza a folyadékot, mint egy olyan terület, ahol az alkohol koncentráltabb, annyira, hogy a folyadék hajlamos legyen hogy az alacsony alkohol-koncentrációjú régiók felé áramoljon. Ez azt is bizonyíthatja, hogy vízfóliát öntött sima felületre, mielőtt egy csepp alkoholt a film közepére helyezett volna; a folyadék ekkor "elmenekül" abból a régióból, ahol az alkoholcsepp esett.
A Marangoni szám , egy dimenzió nélküli mennyiség, használható a felületi feszültség és a viszkózus erők relatív hatásainak jellemzésére.
E hatás mélyreható matematikai kezelése a Navier-Stokes-egyenletek és a termodinamika szempontjából megtalálható Subrahmanyan Chandrasekhar 1961-ben publikált munkájában : Hidrodinamikai és hidromágneses stabilitás .
Normál körülmények között a gravitáció következtében fellépő konvekciós hatások a folyadék-folyadék határfelület mentén hőmérséklet-gradienssel rendelkező rendszerben általában sokkal nagyobbak, mint a Marangoni-effektus. Számos kísérletet ( ESA MASER 1-3) hajtottak végre mikrogravitációs körülmények között annak érdekében, hogy megfigyeljék a Marangoni-hatást a gravitáció hatása nélkül.
A Marangoni-hatás hőátadásra gyakorolt hatását gázbuborékok jelenlétében a fűtőfelületen (pl. Magképzésben (túlhűtött nukleátforralás)) régóta figyelmen kívül hagyják, de ez a kutatás tárgya. a hőátadás alapvető ismerete a forrás alatt.
Ismert példa a szappanfilm: a Marangoni-hatás stabilizálja a szappan végét. A Marangoni-effektus másik megjelenése megtalálható a konvekciós sejtek viselkedésében : a híres Bénard-sejtek .
A Marangoni-effektus fontos alkalmazása a szilícium ostyák szárítása nedvesítési lépés után az integrált áramkörök gyártása során . Az ostyán maradt folyadékcseppek oxidációt okozhatnak, ami károsíthatja az elektronikus alkatrészeket. A szennyeződés elkerülése érdekében egy alkoholgőzt (vagy más szerves vegyületet) fúvókán keresztül fújnak az ostya felületére, és az ebből eredő Marangoni-hatás felületi feszültség-gradienst okoz a folyadékban. Lehetővé téve a gravitációnak a folyadék könnyebb eltávolítását a felületről, tökéletesen száraz felületet hagyva.
Hasonló jelenséget ügyesen alkalmaztak a nanorészecskék rendezett önszereléséhez. A nanorészecskéket tartalmazó alkohol szubsztrátra kerül, amelyet nedves levegő áramlásának tesznek ki. Az alkohol áramlás alatt elpárolog, miközben a víz mikrocseppekben kondenzálódik a hordozón. Ez idő alatt az alkohol nanorészecskék a mikrocseppekbe kerülnek, és szárítás után számos gyűrűt képeznek a hordozón.
A Marangoni-hatás a forrasztás és a kristálynövekedés területén is fontos .