Течения Марангони
Тече́ния Маранго́ни (конвекция Марангони, эффект Марангони), возникновение потоков жидкости, вызванное неоднородностью поверхностного натяжения на границе раздела «газ – жидкость» или «жидкость – жидкость». Первоначально к конвекции Марангони относили течения, при которых градиент поверхностного натяжения был обусловлен неоднородностью состава поверхностного слоя: именно их природа была впервые правильно истолкована итальянским физиком К. Марангони в 1865 г. Впоследствии термином «течения Марангони» стали называть и течения, связанные с градиентами температуры жидкости или электростатического потенциала. Течения, вызванные неоднородностями температуры и состава жидких сред, имеют во многом сходную структуру.
Появление течений Марангони объясняется следующим образом. Если поверхность жидкости неоднородна, то вдоль неё имеется градиент поверхностного натяжения, приводящий к нескомпенсированности напряжений в поверхностном слое. Эти напряжения вызывают движение слоёв жидкости, прилегающих к поверхности, которое затем распространяется в объём вязких сред.
К течениям Марангони относятся: движение неоднородных плёнок жидкости, а также пузырьков и капель в неоднородных средах; торможение (дополнительное к вязкому) пузырьков и капель, перемещающихся в однородных растворах поверхностно-активных веществ (ПАВ), которое обусловлено формированием неоднородного слоя этих веществ на границе «газ – жидкость». Течениями Марангони называют и различного рода волновые и волнообразные движения слоёв жидкости, к наиболее известным из которых относится конвекция Бенара – Марангони; этот вид конвекции представляет собой вихревые потоки с ячеистой структурой, сформированной конвективным движением, зарождающимся в тонком слое подогреваемой снизу жидкости. Открыто также множество типов бегущих волн, самопроизвольно образующихся на межфазных поверхностях при переносе к ним ПАВ. Помимо регулярных движений, течения Марангони могут приводить к процессам, сходным с турбулентным движением.
С течениями Марангони связан и эффект Марангони – Гиббса, суть которого состоит в увеличении натяжения плёнки раствора ПАВ при её растяжении. Эффект обусловлен снижением концентрации ПАВ в поверхностных слоях при быстром растяжении плёнки. В результате такого снижения поверхностной концентрации ПАВ повышается поверхностное натяжение и возникает течение Марангони, препятствующее растяжению плёнки.