Oamenii de știință de la Institutul de Tehnologie din Massachusetts au explicat de ce uneori o picătură de lichid nu se îmbină cu suprafața lichidului de sub ea. Dacă picătura este foarte rece și lichidul din partea de jos este suficient de cald, picătura va „levita” din cauza debitelor cauzate de diferența de temperatură. Rezultatele cercetării sunt prezentate într-un articol din Journal of Fluid Mechanics.
Liderul studiului, Michela Gehry, s-a întrebat de ce diferența de temperatură ar putea împiedica amestecarea picăturii cu suprafața lichidului. Ea a proiectat o cutie mică, de mărimea unei căni espresso, cu pereți acrilici și o margine inferioară din metal, pe care a pus-o pe rând pe un raft cald și rece. Cutia conținea un bol cu ulei de silicon, iar în partea de sus era o seringă prin care oamenii de știință puteau stoarce picăturile de ulei de silicon cu aceeași vâscozitate ca în vas. În fiecare serie de experimente, Gehry a măsurat temperatura picăturii de ulei stoarse și temperatura suprafeței lichidului din baie. Uleiurile au fost selectate cu diferite vâscozități - de la aproape de apă până la de 500 de ori mai vâscoase.
Intervalul de timp dintre picătura care iese din seringă și timpul în care a fuzionat cu suprafața lichidului a fost înregistrat cu atenție pe o cameră care filma 2000 de cadre pe secundă. Într-un caz, oamenii de știință au reușit să facă o picătură în aer timp de zece secunde, menținând o diferență de temperatură de 30 ° C. Acest lucru este aproximativ egal cu diferența dintre cafeaua fierbinte și laptele rece care i se adaugă.
„Am constatat că greutatea picăturii care cade și forța de recirculare a stratului de aer pot fi echilibrate la un moment dat și, pentru a atinge acest echilibru, aveți nevoie de o diferență de temperatură minimă sau critică pentru ca picătura să înceapă să leviteze”, explică Gehry. La un moment dat, picătura se încălzește complet, temperatura sa devine egală cu temperatura suprafeței și levitația se oprește.
O picătură de smântână cade în cafeaua fierbinte / Massachusetts Institute of Technology
Un grup de oameni de știință a investigat acest fenomen din punct de vedere matematic. Calculele au arătat că timpul de levitație al unei picături este legat de diferența de temperatură ca 2: 3. Fizicienii au adaptat ecuații care descriu amestecarea a două lichide și au simulat modul în care se comportă partea caldă a lichidului din interiorul picăturii, care a fost încălzită de la suprafața de dedesubt. Acest lucru a făcut posibilă înțelegerea modului în care curenții calzi se răspândesc picătură cu picătură, încălzind în cele din urmă totul. Oamenii de știință cred că calculele lor vor ajuta la înțelegerea mai bună a modului în care se amestecă și se răspândesc substanțele chimice și biologice în lichide, precum și la înțelegerea comportamentului picăturilor în condiții de gravitate zero.
