Ett fall av en partikels rörelse. Det börjar som den röda punkten, vilar på handytan (svart vågig linje). Den följer den blå vägen, flyr handen och rör sig sedan fritt genom handtvättvätskan. Upphovsman:Paul Hammond
Även om handtvätt har visat sig vara effektivt för att bekämpa spridning av sjukdomar och infektioner, fysiken bakom har sällan studerats. Men i Vätskors fysik , forskare från Hammond Consulting Limited beskriver en enkel modell som fångar nyckelmekaniken för handtvätt.
Genom att simulera handtvätt, de uppskattade tidsskalorna på vilka partiklar, som virus och bakterier, togs bort från händerna.
Den matematiska modellen fungerar i två dimensioner, med en vågig yta som rör sig förbi en annan vågig yta, och en tunn film av vätska mellan de två. Vågiga ytor representerar händer eftersom de är grova på små rumsliga skalor.
Partiklar fastnar på handens grova ytor i potentiella brunnar. Med andra ord, de är på botten av en dal, och för att de ska fly, energin från vattenflödet måste vara tillräckligt hög för att få dem upp och ut ur dalen.
Styrkan hos den strömmande vätskan beror på hastigheten på de rörliga händerna. Ett starkare flöde tar bort partiklar lättare.
"I grund och botten, flödet berättar om krafterna på partiklarna, ", sa författaren Paul Hammond. "Då kan du räkna ut hur partiklarna rör sig och ta reda på om de tas bort."
Han liknar processen med att skrubba en fläck på en skjorta:ju snabbare rörelsen, desto mer sannolikt är det att det kommer ut.
"Om du rör dina händer för försiktigt, för långsamt, i förhållande till varandra, krafterna som skapas av den strömmande vätskan är inte tillräckligt stora för att övervinna kraften som håller partikeln nere, sa Hammond.
Även när partiklar avlägsnas, den processen är inte snabb. Typiska handtvättsriktlinjer, som från Centers for Disease Control and Prevention, föreslå minst 20 sekunder under kranen.
Resultaten från Hammonds modell stämmer överens. Det tar cirka 20 sekunder av kraftig rörelse att ta bort potentiella virus och bakterier.
Modellen tar inte hänsyn till kemiska eller biologiska processer som uppstår vid användning av tvål. Dock, att känna till mekanismerna som fysiskt tar bort partiklar från händer kan ge ledtrådar till att formulera mer effektivt, miljövänliga tvålar.
"Nu för tiden, vi måste vara lite mer fundersamma på vad som händer med tvättkemikalierna när de går ner i plugghålet och kommer ut i miljön, sa Hammond.
Hammond sa att detta inte är hela historien om handtvätt, men det svarar på viktiga frågor och lägger grunden för framtida forskning.
