Ученые наконец смогли объяснить «эффект чайника». Что это такое?

Несколько десятилетий многие ученые бились над непосильной задачей – понять природу «эффекта чайника» и определить, можно ли как-то его избежать. И лишь недавно исследования дали положительный результат.

Первым, кто заговорил про оригинальный эффект, был ученый Маркус Райнер. К 1913-му году он стал доктором наук в Венском технологическом университете, позже переехал жить в Америку. Именно в США Райнер основал новую науку – реологию, посвященную изучению особенностей деформации и текучести веществ. А с середины 50-х годов прошлого века Райнер занимался, среди прочего, и исследованием «эффекта чайника».

Его суть заключается в досадной оплошности, которая на деле оказывается настоящей закономерностью. Как бы аккуратно человек не пытался налить воду или чай из чайника в кружку, но в один прекрасный момент вместо точного переливания жидкости в сосуд ее поток смещается на нижнюю сторону чайного носика и проливается вне чашки.

На объяснение этого эффекта ушло более 60-ти лет. А раскрыть все секреты оригинального явления удалось специалистам Венского технологического университета, что стало своеобразной данью уважения Маркусу Райнеру – самому первому исследователю данного вопроса. Современные исследователи смогли, опираясь на результаты теоретических данных и анализа, а также многочисленных экспериментов, описать «эффект чайника». Как оказалось, определенный объем жидкости может удержаться на самом краю чайного носика в результате взаимодействия разных сил. Кроме того существует возможность повлиять на траекторию потока жидкости.

Как считает один из основных авторов исследования Бернхард Шайхль, ученым много лет не удавалось раскрыть природу эффекта из-за того, что его невероятно сложно объяснить, опираясь лишь на механические свойства жидкости. В действии самого эффекта ключевое значение имеет заостренный край нижней части чайного носика, на котором образуется капля жидкости. Ее размер может меняться в зависимости от скорости движения потока жидкости. При более низкой скорости, не превышающей критический уровень, стекающая жидкость меняет свою траекторию и стремится вниз по чайному носику.

Как установили исследователи «эффект чайника» работает при взаимодействии инерции с вязкой и капиллярной силами. Инерция способствует тому, что поток пытается удержать первоначальное направление, а двойная сила замедляет поток жидкости в непосредственной близи от чайного носика. В результате его нижняя часть всегда будет находиться во влажном состоянии, помогая образованию капли жидкости. При этом сам эффект появляется, когда соблюдается определенный угол, формирующийся между стенкой чайной емкости и поверхностной гранью напитка. Меньший угол или сильно смоченный материал чайника способствуют активному замедлению ухода потока жидкости от поверхности чайного носика.

Как отметил Бернхард Шайхль, сила тяжести здесь не является ключевым фактором, так как она лишь определяет направление движения потока, но не влияет на начало действия самого эффекта. Таким образом, избежать его не удастся ни на Земле, ни на базе на естественном спутнике — Луне. А вот на станции в космосе такое явление понаблюдать не удастся, так как там гравитации нет.

 
Подписывайтесь на наш канал: