En omvänd sprinkler är en anordning som skapar en vattendimma genom att dra vatten upp i ett rör och sedan spraya ut det på toppen. Denna process drivs av kapillärverkan, vilket är en vätskas förmåga att flöda i trånga utrymmen utan hjälp av yttre krafter som gravitation.
Forskarna använde en kombination av experimentella mätningar och datorsimuleringar för att förstå den omvända sprinklerns fysik. De fann att nyckeln till enhetens funktion är bildandet av en tunn film av vatten på insidan av röret. Denna film är bara några mikrometer tjock, men den räcker för att skapa en tryckskillnad som drar vatten upp i röret.
Forskarna fann också att formen på röret är viktig för att sprinklern ska fungera korrekt. Röret ska vara lätt koniskt, med den bredaste delen i botten. Denna form hjälper till att skapa den tunna hinna av vatten som är nödvändig för att kapillärverkan ska inträffa.
Resultaten av denna studie kan ha ett antal tillämpningar, till exempel i utvecklingen av nya typer av kylsystem och vattenfilter.
Här är en mer detaljerad förklaring av hur en omvänd sprinkler fungerar:
1. När den omvända sprinklern placeras i en behållare med vatten, dras vattnet upp i röret genom kapillärverkan.
2. Vattnet bildar en tunn hinna på insidan av röret.
3. Tryckskillnaden mellan insidan och utsidan av röret gör att vattnet sprutas ut på toppen av röret.
4. Formen på röret hjälper till att skapa den tunna hinna av vatten som är nödvändig för att kapillärverkan ska uppstå.
Forskarna fann också att hastigheten med vilken vattnet sprutas ut ur röret kan kontrolleras genom att ändra temperaturen på vattnet. När vattnet är varmare är det mindre trögflytande och därför rinner det lättare genom röret. Detta resulterar i en högre spruthastighet.
Resultaten av denna studie kan ha ett antal tillämpningar, till exempel i utvecklingen av nya typer av kylsystem och vattenfilter. Till exempel kan en omvänd sprinkler användas för att kyla ner ett rum genom att spruta vatten i luften. Vattnet skulle avdunsta och förångningen skulle kyla luften. En omvänd sprinkler kan också användas för att filtrera vatten genom att ta bort föroreningar från vattnet. Vattnet skulle dras upp i röret och föroreningarna skulle fångas på filtret.
