Forskere fra Massachusetts Institute of Technology har forklart hvorfor en dråpe væske noen ganger ikke smelter sammen med overflaten av væsken under den. Hvis dråpen er veldig kald og væsken i bunnen er varm nok, vil dråpen "sveve" på grunn av strømningene forårsaket av temperaturforskjellen. Forskningsresultatene er presentert i en artikkel i Journal of Fluid Mechanics.
Studieleder Michela Gehry lurte på hvorfor temperaturforskjellen kunne forhindre at dråpen blandes med væskeoverflaten. Hun designet en liten eske, omtrent på størrelse med en espressokopp, med akrylvegger og en metallkant, som hun byttet på å plassere på en varm og kald plate. Boksen inneholdt en bolle med silikonolje, og på toppen var det en sprøyte der forskere kunne presse ut dråper silikonolje med samme viskositet som i bollen. I hver serie eksperimenter målte Gehry temperaturen på den utpressede oljedråpen og temperaturen på væskeoverflaten i badekaret. Oljer ble valgt med forskjellige viskositeter - fra nær vann til 500 ganger mer tyktflytende.
Tidsintervallet mellom dråpen som kommer ut av sprøyten og tiden den smelter sammen med væskeoverflaten, ble nøye registrert på et kamera som filmet 2000 bilder per sekund. I ett tilfelle klarte forskere å få en dråpe til å sveve i luften i ti sekunder og opprettholde en temperaturforskjell på 30 ° C. Dette er omtrent lik forskjellen mellom varm kaffe og kald melk som tilsettes den.
"Vi fant ut at vekten av fallende dråpe og resirkulasjonskraften til luftlaget kan balanseres på ett punkt, og for å oppnå denne likevekten trenger du en minimal eller kritisk temperaturforskjell for at dråpen skal begynne å sveve," forklarer Gehry. På et tidspunkt varmes dråpen helt opp, temperaturen blir lik overflatetemperaturen, og levitasjonen stopper.
En dråpe krem faller i varm kaffe / Massachusetts Institute of Technology
En gruppe forskere undersøkte dette fenomenet fra et matematisk synspunkt. Beregninger har vist at levitasjonstiden for et fall er relatert til temperaturforskjellen som 2: 3. Fysikere tilpasset ligninger som beskriver blanding av to væsker og simulerte hvordan den varme delen av væsken inne i dråpen, som blir oppvarmet fra overflaten nedenfor, oppfører seg. Dette gjorde det mulig å forstå hvordan varme strømmer spredte seg dråpe for dråpe og til slutt varme opp det hele. Forskere mener at beregningene deres vil bidra til å bedre forstå hvordan kjemikalier og biologiske stoffer blandes og spres i væsker, samt å forstå dråpes oppførsel under forhold med null tyngdekraft.
