Pozor! Používáte zastaralý prohlížeč, stránka se nemusí zobrazovat správně. Aktualizujte jej a zlepšete tak svůj uživatelský zážitek.

Matfyz.cz

Aktualita z fyziky: Proč je při praní tak důležité máchání?

Máchací cyklus hraje klíčovou úlohu při odstraňování nečistot z hlubších vrstev látky, protože vytváří chemický a elektrolytický gradient, který nečistoty „vytahuje“ z prádla ven

Každá pradlenka ví, že pokud chce mít prádlo čisté, musí ho po vyprání pořádně vymáchat. Jenže z pohledu fyziky nebylo dlouho jasné, co přesně se během procesu máchání děje. Záhadě teď přišli na kloub američtí a britští vědci.

Máchání v čisté vodě je stejně důležité jako praní v pracím prostředku. Jde o zajímavý fyzikální problém, kterému se nedávno věnovali vědci v USA a ve Velké Británii. Máchací cyklus hraje podle nich klíčovou úlohu při odstraňování nečistot z hlubších vrstev látky, protože vytváří chemický a elektrolytický gradient, který nečistoty „vytahuje“ z prádla ven.

Běžné pračky perou prádlo ve vodě smíchané s pracím práškem a pak ho před definitivním odstředěním máchají v čisté vodě. Prací prášky patří mezi tenzidy (surfaktanty, saponáty), což jsou povrchově aktivní látky, které snižují povrchovou nebo mezifázovou energii a samovolně se koncentrují ve fázovém rozhraní. Jelikož tenzidy snižují povrchové napětí rozpouštědel, usnadňují tak rozpouštění a odstraňování nečistot.

Podle běžného názoru se při máchání textilie oplachují a vyplavují se z nich uvolněné nečistoty. Takové tvrzení má však jeden vážný nedostatek. Ve většině látek jsou miniaturní póry, které při máchání zabraňují vodě dostatečně vtéct dovnitř. Než se částici o velikosti jednoho mikrometru podaří difundovat ven z takových pórů, může to podle britských a amerických fyziků trvat několik hodin. Přesto však velký počet částic tyto póry opouští daleko rychleji. Jak je to možné, dosud nebylo zřejmé.

Mezinárodní fyzikální tým zaregistroval jednu zvláštnost. Když je látka, která je saturovaná čisticím prostředkem, vystavena působení čisté vody, molekuly čisticího prostředku se pohybují ven z póru velkou rychlostí. To dalo vzniknout hypotéze, že při máchání vzniká gradient čisticího prostředku. Uvnitř póru látky je vysoká koncentrace čisticího prostředku, naopak v okolní vodě je jeho koncentrace nízká. Tento gradient způsobuje, že částice čisticího prostředku spolu s částečkami nečistot podléhají difuzoforéze, což je řízený pohyb částic podél chemického gradientu.

K tomu, aby teorii otestovali, využili vědci mikrofluidní kanál spojený se souborem 50 pórů o šířce jednoho mikrometru, které byly na jednom konci zaslepené. Tyto póry působí stejně jako póry v kusu látky. Když kapalina teče kanálem, je proud dovnitř těchto pórů slabý. Fyzici póry vyplnily polystyrenovými fluorescenčními částicemi o průměru 0,5 mikrometru namočenými v roztoku čisticího prostředku. Potom zaplnili mikrofluidní kanál roztokem čisticího prostředku stejné koncentrace a roztokem stokrát slabším.

Koncentrovaný roztok vytahuje polystyrenové částice ven z horní části pórů a čistí je do hloubky přibližně rovné šířce póru. Nemá však žádný vliv na částice, které jsou hlouběji. Po vyčistění vstupu póru způsobí slabý roztok, že částice migrují z póru ven do kanálu v časovém intervalu kolem deseti minut. Podle fyziků je podstatným příspěvkem k této difuzoforéze ještě elektroforéza. Ta společně s mácháním v roztoku s nízkou koncentrací tvoří gradient čisticího prostředku s gradientem elektrolytu, který nutí částice k pohybu ven z póru.

Fyzici teorii otestovali také přímo na látce. Potvrdilo se, že kus bavlny znečistěný latexem se vyčistí lépe a rychleji, pokud se po vyprání v pracím prostředku vymáchá ještě v čisté vodě. Gradient čisticího prostředku a výsledná difuzoforéza způsobí, že dojde k odstranění nečistot z látky, protože prací prostředek se váže na částice nečistot. To také znamená, že procesy jsou efektivní pro většinu typů nečistot, včetně prachu nebo hlíny, a pro většinu skvrn.

Prací prostředek silně adsorbuje na povrch nečistoty, výsledkem jsou podobné povrchové charakteristiky. Difuzoforézu řídí povrchový potenciál, takže všechny substance, které mají podobné povrchové vlastnosti, by se měly chovat stejně.

Kromě osvětlení jednoho fyzikálního problému by výzkum do budoucna mohl pomoci vyvinout lepší a ekologičtější pračky s dokonaleji vypracovanými cykly praní a máchání.

Práce byla uveřejněna v Physical Review Applied.


Mohlo by vás zajímat:

Magnonová spintronika
Zapeklité atomy oganessonu
Letadla inspirovaná žraločí kůží
Vodíkový plyn byl v raném vesmíru chladnější, než se předpokládalo. Podle vědců za to může temná hmota

Kompletní archiv Aktualit z fyziky

Další obrázky
comments powered by Disqus

Matfyz.cz

Univerzita Karlova
Matematicko-fyzikální fakulta
Ke Karlovu 3
121 16  Praha 2
IČ: 00216208
DIČ: CZ00216208
web fakulty
studuj na Matfyzu
e-shop