用流體力學追蹤有害顆粒 物理學告訴你為什麼要洗20秒的手

儘管洗手被證明在防止疾病和感染的傳播方面是有效的,但它背後的物理學卻很少被研究。但是在AIP出版社出版的《流體物理學》中,來自哈蒙德諮詢有限公司的研究人員描述了一個簡單的模型,該模型捕捉到了洗手的關鍵力學原理。

儘管洗手被證明在防止疾病和感染的傳播方面是有效的,但它背後的物理學卻很少被研究。但是在AIP出版社出版的《流體物理學》中,來自哈蒙德諮詢有限公司的研究人員描述了一個簡單的模型,該模型捕捉到了洗手的關鍵力學原理。

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通過模擬洗手,他們估計了病毒和細菌等微粒從手中被清除的時間尺度。該數學模型在兩個維度上發揮作用,一個波浪形表面從另一個波浪形表面上移過,在兩者之間有一層薄薄的液體膜,波浪形表面代表手,因為它們在小空間尺度上是粗糙的。

粒子被困在手的粗糙表面上的勢阱中,換句話說,他們處于山谷的底部,為了讓他們逃脫,來自水流的能量必須足夠高,才能讓他們上升並離開山谷。

流動液體的強度取決於移動手的速度。更強的流動更容易清除顆粒,這個過程好比擦洗襯衫上的污漬:動作越快,污漬就越有可能被清除。如果你的手相對於彼此來說移動得太輕、太慢,那麼流動的液體所產生的力量就不足以克服壓住顆粒的力量。

即使顆粒被清除,這個過程也不快。典型的洗手指南,如美國疾病控制和預防中心的指南,建議在水龍頭下至少洗20秒。

哈蒙德的模型的結果同意上述觀點,需要大約20秒的劇烈運動才能驅除潛在的病毒和細菌。

該模型沒有考慮使用肥皂時發生的化學或生物過程。然而,了解從手上物理性地清除顆粒的機制可能為制定更有效、更環保的肥皂提供線索。

如今,我們需要更周到地考慮洗滌劑在進入塞孔和進入環境時發生了什麼。這不是洗手的全部內容,但它回答了重要的問題,並為未來的研究奠定了基礎。

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