“Эффект чайника” веками угрожал безупречно белым скатертям: если жидкость выливается из чайника слишком медленно, поток жидкости иногда не отделяется от чайника, попадая в чашку, а стекает по внешней стороне чайника.
Это явление научно изучалось десятилетиями. Недавно группе исследователей из CU Win удалось полностью и детально описать “эффект чайника” путем тщательного теоретического анализа и многочисленных экспериментов: взаимодействие различных сил удерживает небольшое количество жидкости прямо у края, и этого достаточно, чтобы перенаправить поток жидкости при определенных условиях.
Известно, что “эффект чайника” был впервые описан Маркусом Райнером в 1956 году. Работа по этой теме получила сатирическую “Нобелевскую премию ИГ” в 1999 году. Теперь исследования эффекта чайника прошли полный круг, поскольку он изучался в альма-матер Райнера, ТУ Вин. Руководил работой Бернхард Шайхль, преподаватель Института механики жидкости и теплообмена и ведущий исследователь Австрийского центра передового опыта в области трибологии в сотрудничестве с факультетом математики Университетского колледжа Лондона.
“Теперь мы впервые смогли дать полное теоретическое объяснение тому, почему образуется эта капля и почему нижняя сторона кромки всегда остается мокрой”, — рассказывает Бернхард Шайхль.
Сообщается, что за этим стоит сложная математика – взаимодействие инерционных, вязких и капиллярных сил. Инерционные силы обеспечивают стремление жидкости сохранить свое первоначальное направление, в то время как капиллярные силы замедляют движение жидкости прямо в клюве. Взаимодействие этих сил лежит в основе “эффекта чайника”. Однако капиллярные силы гарантируют, что эффект начинается только при очень определенном угле контакта между стенкой и поверхностью жидкости. Чем меньше этот угол или чем более гидрофильным (т.е. смачиваемым) является материал чайника, тем больше замедляется отделение жидкости от чайника.
Интересно, что гравитация не играет решающей роли по отношению к другим возникающим силам. Гравитация просто определяет направление, в котором направлена струя, но ее сила не является решающей для “эффекта чайника”. Следовательно, данный эффект будет наблюдаться и при употреблении чая на лунной базе, но не на космической станции, где гравитация полностью отсутствует.
Теоретические расчеты эффекта чайника были опубликованы исследовательской группой в журнале Fluid Mechanics.
