滴（液体）

液滴とは、自由表面によって完全またはほぼ完全に囲まれた、小さな液体の柱のことです。液滴は、管の端やその他の表面境界に液体が溜まったときに形成されることがあり、その場合、垂れ下がった液滴は懸滴と呼ばれます。液滴は、蒸気の凝縮や、より大きな固体の塊の霧化によっても形成されます。水蒸気は温度に応じて液滴に凝縮します。液滴が形成される温度は露点と呼ばれます。

液体は表面張力を示すため、滴を形成する。^{[ 1 ]}

液滴を作る簡単な方法は、細い垂直管の下端から液体をゆっくりと流すことです。液体の表面張力によって液体は管から垂れ下がり、垂れ下がります。液滴が一定の大きさを超えると安定性を失い、管から分離します。落下する液体もまた、表面張力によって保持された液滴です。

懸垂滴試験では、液滴が管の端または任意の表面から表面張力によって吊り下げられます。表面張力による力は、液体と管の間の境界の長さに比例し、比例定数は通常、次のように表されます。${\displaystyle \gamma }$^{[ 2 ]}この境界の長さは管の円周であるため、表面張力による力は次のように与えられる。

${\displaystyle \,F_{\gamma }=\pi d\gamma }$

ここで、dは管の直径である。

チューブの端からぶら下がっている液滴の質量mは、重力による力 (${\displaystyle F_{g}=mg}$）垂直方向の表面張力成分（${\displaystyle F_{\gamma }\sin \alpha }$) 式を与える

${\displaystyle \,mg=\pi d\gamma \sin \alpha }$

ここで、αは管の前面との接触角、gは重力加速度である。

この式の極限、つまりαが90°に近づくと、特定の表面張力を持つ液体の懸滴の最大重量が得られます。${\displaystyle \gamma }$。

${\displaystyle \,mg=\pi d\gamma }$

この関係は、石油業界で一般的に使用されている、表面張力を測定する便利な方法の基礎となっています。液滴が成長するにつれてペンダントの形状が変化するのを考慮するための、より高度な方法も利用可能です。これらの方法は、表面張力が不明な場合に使用されます。^{[ 3 ] [ 4 ]}

固体表面への液滴の付着は、横方向付着と法線方向付着の 2 つのカテゴリに分けられます。横方向付着は摩擦に似ていますが (摩擦学的には横方向付着という用語の方がより正確です)、液滴を表面上で滑らせるのに必要な力、つまり液滴を表面上の位置から引き離して別の位置に移動させる力を指します。法線方向付着は、液滴を法線方向に表面から引き離すのに必要な付着力、つまり液滴を表面から飛び出させる力です。これらの両方の付着形態の測定は、遠心付着バランス (CAB) を使用して行うことができます。CAB は、遠心力と重力を組み合わせて、横方向力と法線方向力の任意の比率を得ることができます。たとえば、液滴を法線方向に表面から飛び出させるために、横方向力がゼロの状態で法線方向力を加えることができます。また、法線方向力がゼロの状態で横方向力を加えることもできます (無重力状態をシミュレート)。

「液滴」という用語は「滴」の縮小形であり、目安として、直径500μm未満の液体粒子を指すのに一般的に用いられます。噴霧散布の場合、液滴は通常、その見かけ上のサイズ（つまり直径）で表されますが、投与量（生物農薬の場合は感染性粒子の数）は液滴の体積の関数です。これは直径の3乗に比例して増加するため、50μmの液滴は65plの投与量に相当し、500μmの液滴は65ナノリットルの投与量に相当します。    

直径 3  mm の液滴の終端速度は約 8  m/s です。^{[ 5 ]}直径1 mm 未満の液滴は2 m以内に終端速度の 95% に達します。しかし、このサイズを超えると終端速度に達するまでの距離が急激に増加します。例えば、直径2 mmの液滴は5.6 mで終端速度に達する可能性があります。^{[ 5 ]}

水と空気の屈折率が異なるため、雨滴の表面で屈折と反射が起こり、虹が形成される。

液滴が液面に衝突したときの主な音源は、水中に閉じ込められた励起された気泡の共鳴です。これらの振動する気泡は、実際には多くの液滴と液体の衝突から成り立っているため、流れる水や水しぶきなどのほとんどの液体の音の原因となっています。^{[ 6 ] [ 7 ]}

液滴に関連付けられる古典的な形状（上端が尖っている）は、表面に付着する液滴の観察から来ています。気体中を落下する液滴の形状は、 直径が 2 mm 未満の液滴では実際にはほぼ球形です。^{[ 9 ]}より大きな液滴は、通過する気体の圧力により、底部が平らになる傾向があります。^{[ 10 ]}その結果、液滴が大きくなるにつれて凹状のくぼみが形成され、最終的に液滴が分裂します。

毛細管の長さ

毛細管長は、重力、密度、表面張力に関係する長さのスケーリング係数であり、特定の流体の液滴の形状に直接影響を与えます。毛細管長は、液滴の半径を用いてラプラス圧から求められます。

毛細管長を用いることで、マイクロドロップとマクロドロップを定義できます。マイクロドロップは、半径が毛細管長より小さい液滴で、液滴の形状は表面張力によって決まり、ほぼ球状のキャップ形状になります。液滴の半径が毛細管長より大きい場合、それらはマクロドロップと呼ばれ、重力が支配的になります。マクロドロップは重力によって「平ら」になり、液滴の高さは減少します。^{[ 11 ]}

雨滴の大きさは通常 0.5mmから4mmの範囲であり 、直径が2～2.5mmを超えるとサイズ分布は急速に減少する 。^{[ 12 ]}

科学者たちは従来、雨滴の大きさのばらつきは、地上に落下する途中の衝突によるものだと考えていた。2009年、フランスの研究者たちは、大きさの分布は雨滴と空気との相互作用によるものであり、空気との相互作用によって大きな雨滴が変形し、小さな雨滴に分裂するため、最大の雨滴は 直径約6mmに制限されることを示すことに成功した。^{[ 13 ]}しかし、10mmまでの雨滴 （半径4.5mmの球体と体積が等しい ）は理論的には安定しており、風洞で浮遊させることができる。^{[ 9 ]} 記録された最大の雨滴は直径8.8mmで、1999年7月にクワジェリン環礁付近の積乱雲 の底に位置していた。同じ大きさの雨滴が1995年9月にブラジル北部で検出された。^{[ 14 ]}

• 
  牛乳の入った皿に青い染料を落とす
• 
  水滴がもたらす影響
• 
  落下衝撃によるバックジェット
• 雨粒が地面に当たり、滴り落ちる
• 
  エジャートンが撮影した、牛乳のしずくが小さな王冠を形成する様子を捉えた超高速写真。
• 
  水滴が濡れた金属表面に当たり、さらに多くの水滴を噴出し、それらが水球となって水面を滑るように移動する。
• 
  葉についた水滴、疎水性効果、部分的な濡れ
• 
  衝突後のトリプルバックジェット
• 
  シダの葉についた雨粒の写真
• 
  分離ドロップ
• 
  シャワーヘッドから出る水滴
• 
  キク科植物に滴る水滴
• 
  水滴が小さな花を屈折させる
• 
  葉っぱについた雨粒
• 
  ガラスについた水滴
• 
  非常に短い露光時間で撮影された噴水の水滴
• 
  バラの葉についた雨粒
• 
  樹冠からの雨水流。滴の形成を支配する力には、表面張力、凝集力、ファンデルワールス力、プラトー・レイリー不安定性などがある。

• ピッチドロップ実験
• 雨
• 飛沫（流体力学）
• 水滴侵食
• 滴り落ちる（ティーポット）
• エジャートンのミルクドロップコロネット

• 液体彫刻 – 滴の写真
• 液体アート – 滴写真のファインアートギャラリー（2008年3月19日アーカイブ）
• （大きく異なる）水漏れする蛇口からの水の無駄量の計算：、（ 2009年8月13日にWayback Machineにアーカイブされました）