Marangoni-ilmiö ( Marangoni-Gibbs ) on ilmiö, jossa aine siirtyy kahden väliaineen välistä rajapintaa pitkin, mikä johtuu pintajännitysgradientin läsnäolosta . Tämän tyyppistä konvektiota kutsutaan kapillaari- tai Marangoni-konvektioksi .
Tämän ilmiön havaitsi ensimmäisen kerran vuonna 1855 James Thomson tutkiessaan syitä niin kutsuttuihin " viinin kyyneleisiin " [1] . Vuonna 1865 Carlo Marangoni suoritti yksityiskohtaisen tutkimuksen vaikutuksesta väitöskirjaansa varten [2] . Myöhemmin sen täydellisen teoreettisen selityksen antaa Josiah Gibbs . Subramagnan Chandrasekhar julkaisi vuonna 1961 täydellisen teoreettisen kuvauksen Marangoni-ilmiöstä, joka perustuu Navier-Stokesin yhtälöihin ja termodynamiikan yhtälöihin .
Pintajännitysgradientin esiintymisen voi aiheuttaa pitoisuusgradientti tai lämpötilagradientti [3] . Jälkimmäisessä tapauksessa Marangoni -ilmiön lisäksi tapahtuu Benard-ilmiö , ja tällaista konvektiota kutsutaan lämpökapillaariksi ( Bénard-Marangoni-konvektio ). Mitä suurempi pintajännitys nesteellä on, sitä enemmän se supistuu. Siksi pintajännitysgradientin läsnä ollessa neste siirtyy alueelle, jolla on suuri pintajännityskerroin . Useimmissa tapauksissa Marangoni-ilmiö on kuitenkin merkityksetön, koska sen yleensä ohittaa nesteen konvektio painovoiman vaikutuksesta tiheysgradienttia pitkin.
Marangoni-ilmiön tunnetuin ilmentymä, ”viinin kyyneleet”, on seurausta siitä, että etanolilla on pienempi pintajännitys kuin vedellä. Jos alkoholi ei sekoitu tasaisesti veden kanssa, on alhaisemman alkoholipitoisuuden alueella suurempi pintajännitys ja se vetää ympäröivää nestettä voimakkaammin kuin alue, jossa alkoholipitoisuus on korkeampi. Tämän seurauksena sellaisella seoksella on taipumus valua yli alueille, joissa alkoholipitoisuus on pienempi. Tällainen alue on lasin seinämän meniski , jossa haihtuminen on voimakkainta.