Forskere ved Massachusetts Institute of Technology har forklaret, hvorfor en dråbe væske undertiden ikke smelter sammen med overfladen af væsken under den. Hvis dråben er meget kold, og væsken i bunden er varm nok, vil dråben "svæve" på grund af strømningerne forårsaget af temperaturforskellen. Forskningsresultaterne er præsenteret i en artikel i Journal of Fluid Mechanics.
Studieleder Michela Gehry spekulerede på, hvorfor temperaturforskellen kunne forhindre, at dråben blandes med væskeoverfladen. Hun designede en lille kasse, omtrent på størrelse med en espressokop, med akrylvægge og en metalunderkant, som hun skiftede til at placere på en varm og kold plade. Æsken indeholdt en skål med silikoneolie, og øverst var der en sprøjte, gennem hvilken forskere kunne presse dråber silikoneolie ud med den samme viskositet som i skålen. I hver række eksperimenter målte Gehry temperaturen på den udpresede oliedråbe og temperaturen på væskeoverfladen i badet. Olier blev valgt med forskellige viskositeter - fra tæt på vand til 500 gange mere tyktflydende.
Tidsintervallet mellem dråben, der kommer ud af sprøjten, og det tidspunkt, hvor den smeltede sammen med væskeoverfladen, blev omhyggeligt registreret på et kamera, der filmede 2000 billeder pr. Sekund. I et tilfælde var forskere i stand til at få en dråbe til at svæve i luften i ti sekunder og opretholde en temperaturforskel på 30 ° C. Dette er omtrent lig med forskellen mellem varm kaffe og kold mælk, der tilsættes den.
“Vi fandt ud af, at vægten af den faldende dråbe og luftlagets recirkulationskraft kan afbalanceres på et tidspunkt, og for at opnå denne ligevægt har du brug for en minimal eller kritisk temperaturforskel for, at dråben begynder at svæve,” forklarer Gehry. På et tidspunkt opvarmes dråben fuldstændigt, dens temperatur svarer til overfladetemperaturen, og levitation stopper.
En dråbe fløde falder i varm kaffe / Massachusetts Institute of Technology
En gruppe forskere undersøgte dette fænomen ud fra et matematisk synspunkt. Beregninger har vist, at levitationstiden for et fald er relateret til temperaturforskellen som 2: 3. Fysikere tilpassede ligninger, der beskriver blandingen af to væsker, og simulerede, hvordan den varme del af væsken inde i dråben, som opvarmes fra overfladen nedenunder, opfører sig. Dette gjorde det muligt at forstå, hvordan varme strømme spredes dråbe for dråbe og til sidst opvarmede det hele. Forskere mener, at deres beregninger vil hjælpe med til bedre at forstå, hvordan kemikalier og biologiske stoffer blandes og spredes i væsker samt til at forstå dråbernes opførsel under forhold med nul tyngdekraft.
