用流体力学追踪有害颗粒 物理学告诉你为什么要洗20秒的手

尽管洗手被证明在防止疾病和感染的传播方面是有效的，但它背后的物理学却很少被研究。但是在AIP出版社出版的《流体物理学》中，来自哈蒙德咨询有限公司的研究人员描述了一个简单的模型，该模型捕捉到了洗手的关键力学原理。

通过模拟洗手，他们估计了病毒和细菌等微粒从手中被清除的时间尺度。该数学模型在两个维度上发挥作用，一个波浪形表面从另一个波浪形表面上移过，在两者之间有一层薄薄的液体膜，波浪形表面代表手，因为它们在小空间尺度上是粗糙的。

粒子被困在手的粗糙表面上的势阱中，换句话说，他们处于山谷的底部，为了让他们逃脱，来自水流的能量必须足够高，才能让他们上升并离开山谷。

流动液体的强度取决于移动手的速度。更强的流动更容易清除颗粒，这个过程好比擦洗衬衫上的污渍：动作越快，污渍就越有可能被清除。如果你的手相对于彼此来说移动得太轻、太慢，那么流动的液体所产生的力量就不足以克服压住颗粒的力量。

即使颗粒被清除，这个过程也不快。典型的洗手指南，如美国疾病控制和预防中心的指南，建议在水龙头下至少洗20秒。

哈蒙德的模型的结果同意上述观点，需要大约20秒的剧烈运动才能驱除潜在的病毒和细菌。

该模型没有考虑使用肥皂时发生的化学或生物过程。然而，了解从手上物理性地清除颗粒的机制可能为制定更有效、更环保的肥皂提供线索。

如今，我们需要更周到地考虑洗涤剂在进入塞孔和进入环境时发生了什么。这不是洗手的全部内容，但它回答了重要的问题，并为未来的研究奠定了基础。