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Evaporation of water with an extremely small contact angle on a solid substrate: from a puddle to a small drop = 고체 기판 위에서 매우 작은 접촉각을 갖는 거대 물방울부터 작은 물방울까지의 증발
서명 / 저자 Evaporation of water with an extremely small contact angle on a solid substrate: from a puddle to a small drop = 고체 기판 위에서 매우 작은 접촉각을 갖는 거대 물방울부터 작은 물방울까지의 증발 / Jin Won Park.
저자명 Park, Jin Won ; 박진원
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2019].
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초록정보

Evaporation is a common phenomenon in everyday life. However, most previous studies have focused on the evaporation of a small sessile drop, and a systematic approach to the evaporation rate of a large drop is insufficient. The shape of a drop is determined by the relative effect of gravity and surface tension, and the two relative forces are represented by the dimensionless number Bo. Previous studies noted that when a small droplet evaporates, diffusion dominates and the evaporation rate is proportional to the radius of the droplet. On the contrary, for the large drop evaporation, convection dominates and the evaporation rate is proportional to the square of the radius of the drop. In this paper, the profile of a water drop on a solid substrate, changing from a puddle to a small droplet is calculated by solving the Young-Laplace equation and related ordinary differential equations (ODEs) through Mathematica. We also provide the water drop evaporation experiment data done on a scale to track the evaporation rate, and the shape of the drop monitored by a video camera. We compare the calculated data and the experimental data and conclude that for the evaporation of a puddle with an extremely small contact angle, the evaporation rate is proportional to the radius of the drop not to the square of the radius of the drop.

증발은 일상생활에서 일어나는 흔한 현상이다. 그러나, 대부분의 연구는 작은 정착액의 증발에 집중해왔고, 거대한 방울의 증발 속도에 대한 체계적인 접근을 한 연구는 충분하지 않은 상황이다. 방울의 모양은 중력과 표면장력의 상대적인 세기로 결정되는데, 두 힘의 상대적 세기는 무차원수인 본드수로 표현이 가능하다. 이전 연구들은 작은 액적이 증발할 때 확산이 지배적인 역할을 하며 증발 속도는 방울의 반지름에 비례한다는 사실을 밝혔다. 반대로, 거대한 방울이 증발할 때는 대류가 지배적이며 증발속도는 방울 반지름의 제곱에 비례한다는 사실을 밝혔다. 이 논문에서는 매스매티카를 통해 영-라플라스 식과, 관련된 상미분방정식을 연립해 풀어, 고체 기판 위에서의 물방울이 퍼들부터 작은 액적까지 어떠한 모양으로 변하는지를 계산했다. 실제 물방울의 증발실험 또한 증발속도를 추적하기 위해 저울 위에서 진행되었고, 방울의 모양은 비디오카메라로 관찰되었다. 계산된 데이터와 실제 실험 데이터를 서로 비교했고, 우리는 접촉각이 매우 작아 두께가 매우 얇은 퍼들의 증발의 경우 증발속도는 방울의 반지름에 비례한다고 결론지었다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {MCBE 19014
형태사항 iii, 40 p. : 삽도 ; 30 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 박진원
지도교수의 영문표기 : Siyoung Choi
지도교수의 한글표기 : 최시영
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 생명화학공학과,
서지주기 References : p. 39-40
주제 Evaporation
puddle
bond number
young-laplace equation
contact angle
drop shape
증발
퍼들
본드 수
영-라플라스 식
접촉각
방울 모양
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