Evaporación interfacial y evolución en medios porosos: un estudio del micromodelo de matriz de pilares

Área de la Ciencia:

• Física de los medios porosos
• Flujo multifásico
• Fenómenos de interfaz

Sus antecedentes:

• La evaporación en poros confinados es crucial para la salinización y desalinización del suelo.
• Los modelos convencionales pasan por alto la evolución dinámica de la interfaz líquido-vapor después de la invasión aérea.
• El confinamiento de los poros y la morfología de la interfaz tienen un impacto significativo en las tasas de evaporación locales.

Objetivo del estudio:

• Investigar la influencia del confinamiento de los poros y la morfología de la interfaz en las tasas de evaporación.
• Desarrollar un marco mecanicista para predecir el cambio de fase en medios porosos.

Principales métodos:

• Se utilizaron micromodelos de matriz de pilares como análogos de medios porosos en 2D.
• Utiliza visualización en tiempo real y procesamiento de imágenes de alta resolución.
• Variaciones espacio-temporales cuantificadas en las áreas interfaciales y la curvatura.

Principales resultados:

• Las interfaces externas representaron el 85-92% del cambio de fase; las interfaces internas contribuyeron con <15%.
• La cinética de la evaporación mostró un aumento exponencial con la disminución del radio de curvatura interfacial.
• Una escala de longitud de curvatura interfacial característica (1-50 μm) dictó las tasas de evaporación.

Conclusiones:

• El confinamiento de los poros y la geometría interfacial mejoran la cinética de la evaporación.
• Los hallazgos aclaran la aparente supresión de la evaporación por la retención de agua en el suelo en los poros más pequeños.
• Estableció un marco mecanicista que vincula la geometría interfacial a la predicción del cambio de fase en medios porosos.