Добавь сайт в закладки нажми CTRL+D
Разливать чай не всегда удобно. Возможно вы много раз замечали, что иногда получается налить чай в чашку легко и просто, а иногда это требует некоторых усилий. Поток напитка так и норовит приблизиться к самому чайнику и не попадает в чашку.
Казалось бы, это очень просто. Что вообще может управлять таким примитивным процессом? Какая-то базовая механика? Возможны зоны с разным уровнем давления или даже электростатическое притяжение струи чая? Но увы, вопрос чайника так и не получил однозначной трактовки. Физики называют шуточно это явление «эффектом чайника».
Простейший эффект включает в себя несколько явлений разной природы и не совсем ясно, какое из явлений доминирует:
- гидродинамические эффекты, связанные с течениями в жидкости
- эффекты, связанные с межмолекулярными силами, которые обеспечивают сцепление материи
- влияние внешней среды на физику процесса
Если жидкость наливается с достаточной скоростью, вполне вероятно, что поток будет следовать нормальной по предсказуемой траектории, по которой двигался бы твердый предмет, вылетевший из носика. Чаще всего такой разлив заканчивается успешно и без обожжённых коленей гостя.
Странное поведение чаще проявляется, когда чай покидает носик с меньшей скоростью. При наливании чая, когда он проходит вблизи нижнего края носика, поток отклоняется вниз весом самой жидкости, так что жидкость ускоряется, а ее давление уменьшается (из-за эффекта Бернулли). Это создает изменение давления, которое является атмосферным на границе раздела между жидкостью и воздухом, но ниже вблизи точки, где чай быстро течет вокруг края носика. Большее внешнее давление воздуха толкает поток к этому краю. Точка, в которой поток отрывается от носика, зависит от многих факторов, включая поверхностное натяжение жидкости и степень смачиваемости стенки (или способность жидкости прилипать к поверхности чайника).
При этом играет важную роль вязкость чая. Чем чай более крепкий (высокая концентрация заварки), тем он гуще и сложнее выливается. Это прямым образом сказывается на процессе розлива чая по чашкам. Более того, если человек приноровился наливать чай из текущего чайника, а потом вдруг сменил концентрацию чая, то история будет повторяться вновь и это своеобразная маленькая подлянка от чайника.
Кроме того, поверхностное натяжение жидкости, которое возникает из-за сил межмолекулярного притяжения, также сильно влияет на процесс. Оно стремится минимизировать площадь поверхности жидкости, что объясняет, почему чай пытается “прилипнуть” к носику и создает нежелательные капли.
Удивительно, но чай из чайничка тоже нужно наливать физически правильно и учитывать все обозначенные сюрпризы.
Классический чайник, особенно с широким носиком, создает неравномерный поток жидкости. Сначала чай течет тонкой струйкой, а затем, по мере наклона чайника, поток усиливается. При этом, из-за поверхностного натяжения, жидкость “прилипает” к носику. Это приводит к непредсказуемому моменту отрыва капель или даже формированию непредвиденных “языков” чая, которые стремятся стечь по боковой поверхности чайника, а не в чашку. Очевидно, что нужно стараться подобрать подходящий уровень наклона для конкретной системы.
При наклоне чайника, под действием силы тяжести, чай начинает течь из носика. Скорость потока зависит от угла наклона, высоты уровня чая в чайнике и формы носика. Важно учитывать, что чай должен двигаться ламинарно (слоями, без турбулентности), чтобы избежать разбрызгивания и неконтролируемого растекания. Турбулентность возникает при слишком быстром потоке или из-за неровностей поверхности носика. Опять следует играться с наклоном.
И да, все эти советы по физически-правильному розливу чая можно свести к фразе «ну наклоняй чайник правильно, как оно чувствуется». Вот только весь этот скрытый механический мир тогда остаётся за кадром.
Увы, мы часто не видим всей физики процесса, а она может быть очень интересной! Это касается не только чайника, но и множества случаев.
Поделись видео: