19/01/2026
Un recente studio ha permesso di studiare, usando un modello matematico risolto tramite simulazioni, il processo di separazione di fase di una miscela liquido-vapore raffreddata sotto l'azione di un campo gravitazionale. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Journal of Rheology dell'American Institute of Physics (AIP)
Il raffreddamento di un sistema liquido-vapore, inizialmente disordinato, consente la formazione di domini con composizioni diverse. Questo è un problema ben noto che ha attirato molta attenzione negli ultimi anni. I principali interessi risiedono sia nella comprensione dei meccanismi alla base della formazione e della crescita dei domini che nell'applicazione nella lavorazione industriale di materiali soffici. Sebbene sia disponibile una descrizione quantitativa ben dettagliata della fenomenologia del processo di separazione, non sono stati condotti molti studi per affrontare l'impatto della gravità quando un sistema liquido-vapore subisce una separazione di fase.
L'azione della gravità influenza profondamente la morfologia di un sistema raffreddato, portando alla progressiva stratificazione di liquido e vapore, dovuta alla differenza di densità tra le due fasi. Ciò appare in modo evidente in figura in cui sono mostrate configurazioni (liquido in giallo e vapore in viola) a tempi successivi (da sinistra a destra) per valori crescenti della forza di gravità (dall'alto al basso).
Troviamo evidenza che la gravità influenza profondamente la velocità di crescita dei domini in formazione. La loro dimensione media lungo il campo di forza cresce con una legge di potenza il cui esponente è maggiore del valore osservato in assenza di gravità. Al termine del processo di segregazione, due strati sovrapposti di liquido e vapore ricoprono completamente il sistema. L'evoluzione temporale dello spessore medio L(t) degli strati di materiale accumulati mostra una transizione da un regime iniziale L(t) ~ t^(2/3) a un comportamento successivo caratterizzato dalla legge L(t) ~ g t^(5/3), dove t è il tempo e g rappresenta l'accelerazione gravitazionale.
Il presente studio può fornire uno strumento numerico utile per indagare come diversi campi di flusso e di forza influenzano il comportamento dinamico di sistemi liquido-vapore. Inoltre, le predizioni fornite possono essere d'ausilio per la comprensione di esperimenti in microgravità condotti sulla Stazione Spaziale Internazionale.
Vedi anche:
https://pubs.aip.org/sor/jor/article/70/1/1/3372361/Phase-segregation-of-liquid-vapor-systems-with-a
Per informazioni:
Antonio Lamura
Cnr-Iac
antonio.lamura@cnr.it
Vedi anche: