Znanstveniki z Massachusetts Institute of Technology so pojasnili, zakaj se včasih kapljica tekočine ne zlije s površino tekočine pod seboj. Če je kapljica zelo mrzla in je tekočina na dnu dovolj topla, bo kapljica "levitirala" zaradi pretokov, ki jih povzroča temperaturna razlika. Rezultati raziskave so predstavljeni v članku v Journal of Fluid Mechanics.
Vodja študije Michela Gehry se je spraševala, zakaj lahko temperaturna razlika prepreči mešanje kapljice s površino tekočine. Oblikovala je majhno škatlo, veliko približno espresso skodelico, z akrilnimi stenami in kovinskim spodnjim robom, ki jo je izmenično postavljala na vroč in hladen krožnik. V škatli je bila posoda s silikonskim oljem, na vrhu pa brizga, skozi katero so znanstveniki lahko iztisnili kapljice silikonskega olja z enako viskoznostjo kot v posodi. V vsaki seriji poskusov je Gehry izmeril temperaturo iztisnjene kapljice olja in temperaturo površine tekočine v kopeli. Olja so bila izbrana z različno viskoznostjo - od blizu vode do 500-krat bolj viskozne.
Časovni interval med kapljico, ki izhaja iz brizge, in časom, ki se je združil s površino tekočine, smo skrbno zabeležili na kamero, ki je snemala 2000 sličic na sekundo. V enem primeru so znanstveniki lahko deset sekund lebdeli v zraku in obdržali temperaturno razliko 30 ° C. To je približno enako razliki med vročo kavo in hladnim mlekom, ki ji dodamo.
"Ugotovili smo, da je težo padajoče kapljice in ponovno cirkulacijsko silo zračne plasti mogoče v enem trenutku uravnotežiti in za dosego tega ravnovesja potrebujete minimalno ali kritično temperaturno razliko, da kapljica začne levitirati," pojasnjuje Gehry. Na neki točki se kapljica popolnoma segreje, njena temperatura postane enaka površinski temperaturi in levitacija se ustavi.
Kapljica smetane pade v vročo kavo / Massachusetts Institute of Technology
Skupina znanstvenikov je ta pojav raziskovala z matematičnega vidika. Izračuni so pokazali, da je čas levitacije kapljice povezan s temperaturno razliko kot 2: 3. Fiziki so prilagodili enačbe, ki opisujejo mešanje dveh tekočin, in simulirali, kako se obnaša topel del tekočine znotraj kapljice, ki je bil segret s spodnje površine. To je omogočilo razumevanje, kako se topli tokovi širijo po kapljicah in sčasoma vse segrejejo. Znanstveniki verjamejo, da bodo njihovi izračuni pomagali bolje razumeti, kako se kemikalije in biološke snovi mešajo in širijo v tekočinah, pa tudi razumeti vedenje kapljic v ničelni gravitaciji.
