Учени от Масачузетския технологичен институт обясниха защо понякога капчица течност не се слива с повърхността на течността под нея. Ако капчицата е много студена и течността на дъното е достатъчно топла, капчицата ще „левитира“поради потоците, причинени от температурната разлика. Резултатите от изследването са представени в статия в Journal of Fluid Mechanics.
Ръководителят на изследването Микела Гери се чудеше защо температурната разлика може да попречи на капчицата да се смеси с повърхността на течността. Тя проектира малка кутия с размерите на чаша за еспресо, с акрилни стени и метален долен ръб, които тя редуваше да поставя върху топла и студена решетка. Кутията съдържаше купичка силиконово масло, а отгоре имаше спринцовка, през която учените можеха да изцедят капчици силиконово масло със същия вискозитет като в купата. Във всяка серия от експерименти Гери измерва температурата на изцедената маслена капчица и температурата на повърхността на течността в банята. Маслата са селектирани с различен вискозитет - от близо до вода до 500 пъти по-вискозен.
Интервалът от време между капката, излизаща от спринцовката, и времето, в което тя се слива с повърхността на течността, беше внимателно записан на камера, която снимаше 2000 кадъра в секунда. В един случай учените са успели да накарат капчица да витае във въздуха в продължение на десет секунди, поддържайки температурна разлика от 30 ° C. Това е приблизително равно на разликата между горещото кафе и студеното мляко, което се добавя към него.
„Открихме, че теглото на падащата капчица и силата на рециркулация на въздушния слой могат да бъдат балансирани в един момент и за да се постигне това равновесие, ви е необходима минимална или критична температурна разлика, за да може капката да започне да левитира“, обяснява Гери. В даден момент капката се загрява напълно, температурата й се равнява на температурата на повърхността и левитацията спира.
Капка сметана попада в горещо кафе / Масачузетски технологичен институт
Група учени изследваха това явление от математическа гледна точка. Изчисленията показват, че времето на левитация на капка е свързано с температурната разлика като 2: 3. Физиците са адаптирали уравненията, описващи смесването на две течности, и са симулирали как се държи топлата част от течността вътре в капката, която се нагрява от повърхността отдолу. Това даде възможност да се разбере как топлите течения се разпространяват капка по капка, като в крайна сметка всичко се загрява. Учените вярват, че техните изчисления ще помогнат да се разбере по-добре как химикалите и биологичните вещества се смесват и разпространяват в течности, както и да се разбере поведението на капчиците в условия на нулева гравитация.
