Masačusetso technologijos instituto mokslininkai paaiškino, kodėl kartais skysčio lašelis nesusilieja su žemiau esančio skysčio paviršiumi. Jei lašelis yra labai šaltas, o dugne esantis skystis yra pakankamai šiltas, lašelis „levituos“dėl srautų, kuriuos sukelia temperatūros skirtumas. Tyrimo rezultatai pateikti „Journal of Fluid Mechanics“straipsnyje.
Tyrimo vadovė Michela Gehry stebėjosi, kodėl temperatūrų skirtumas gali trukdyti lašeliui susimaišyti su skysčio paviršiumi. Ji suprojektavo mažą maždaug espresso puodelio dydžio dėžutę su akrilo sienelėmis ir metaliniu apatiniu kraštu, kurią paeiliui uždėjo ant karštos ir šaltos lėkštės. Dėžutėje buvo dubuo su silikono aliejumi, o viršuje buvo švirkštas, per kurį mokslininkai galėjo išspausti silikono aliejaus lašelius su tokiu pačiu klampumu kaip ir dubenyje. Kiekvienoje eksperimentų serijoje Gehry matavo išspausto aliejaus lašelio temperatūrą ir vonioje esančio skysčio paviršiaus temperatūrą. Aliejai buvo parinkti skirtingos klampos - nuo arti vandens iki 500 kartų klampesnių.
Laikas tarp lašelio, išeinančio iš švirkšto, ir laiko, kai jis susilieja su skysčio paviršiumi, buvo kruopščiai užfiksuotas kameroje, kuri filmavo 2000 kadrų per sekundę. Vienu atveju mokslininkams pavyko dešimt sekundžių ore pakibti lašeliui palaikant 30 ° C temperatūros skirtumą. Tai maždaug lygu skirtumui tarp karštos kavos ir į ją dedamo šalto pieno.
"Mes nustatėme, kad krintančio lašelio svoris ir oro sluoksnio pakartotinės cirkuliacijos jėga gali būti subalansuoti viename taške, o norint pasiekti šią pusiausvyrą, jums reikia minimalaus arba kritinio temperatūros skirtumo, kad lašelis pradėtų levituoti", - aiškina Gehry. Tam tikru momentu lašas visiškai sušyla, jo temperatūra tampa lygi paviršiaus temperatūrai ir levitacija sustoja.
Lašas grietinėlės patenka į karštą kavą / Masačusetso technologijos institutas
Grupė mokslininkų tyrė šį reiškinį matematiniu požiūriu. Skaičiavimai parodė, kad lašo levitacijos laikas yra susijęs su temperatūros skirtumu kaip 2: 3. Fizikai pritaikė lygtis, apibūdinančias dviejų skysčių maišymąsi, ir imitavo, kaip elgiasi šilta skysčio dalis lašelio viduje, kuri yra pašildoma iš apačios paviršiaus. Tai leido suprasti, kaip šiltos srovės plinta lašas po lašo, galiausiai visa tai sušildo. Mokslininkai mano, kad jų skaičiavimai padės geriau suprasti, kaip chemikalai ir biologinės medžiagos maišosi ir plinta skysčiuose, taip pat suprasti lašelių elgseną gravitacijos nulinės būklės sąlygomis.