BETHLEHEM, BRATISLAVA. Študentka Baiou Shiová vyliala omylom v laboratóriu šálku s kávou. "Nerob to!" zakričal na ňu jej poradca Edmund Webb skôr, ako stihla tekutinu utrieť.
Namiesto toho vedci pozorovali, ako z vyliatej kávy vznikli hnedé škvrny. Také, aké v domácnostiach zdobia povrchy určené na odkladanie kávy.
Zaujímavejšie však je, že aj keď takzvaný efekt kávových prstencov môžeme pozorovať denne, dodnes presne nevieme, ako vzniká.
Shiová a Webb sa preto rozhodli preskúmať, ako sa kvapky tekutiny šíria po plochých povrchoch. Výsledky zverejnili v žurnále Physical Review E.
Rýchlejšie odparovanie
Kávu tvorí najmä voda. Hnedú farbu získava vďaka čiastočkám kávových zŕn, ktoré prejdú cez filter. Ak sa vám trocha kávy vyleje a neutriete ju, vznikne škvrna, ktorá bude tmavšia na okraji.
Príčinu skúmal už v roku 1997 fyzik Sidney Nagel. Zistil, že tekutina s čiastočkami sa vyparuje rýchlejšie na okraji kvapky ako v strede, pričom čiastočky necháva za sebou.
Kvapalina prúdi zo stredu k okraju a prináša so sebou ďalšie čiastočky, ktoré sa po odparení hromadia. Preto je kávová škvrna tmavšia na svojom okraji.
Shiová a Webb však chceli lepšie porozumieť silám, ktoré sa za týmto procesom ukrývajú. Simulovali preto dopady kvapky olova s obsahom malých čiastočiek medi na povrchoch s rôznorodými kryštálovými štruktúrami.
Výskumníci si všimli, že pred rozliatím sa kvapky vznikne na jej povrchu akýsi povlak. Rozširuje sa dokonca ešte ďalej, ako je takzvaná kontaktná línia - myslená hranica, ktorá oddeľuje tekutinu od vzduchu. Práve na nej sa v prípade kávy usádzajú čiastočky zŕn.
Napriek použitiu výkonnej výpočtovej technike však vedci podľa portálu Gizmodo nevedia, prečo sa to deje.
Efekt kávových prstencov. (zdroj: ROGER KARLSSON/FLICKR/CC)Vieme im aspoň predísť
Vedci chceli výskumom zistiť, ako sa rozmiestňujú čiastočky obsiahnuté v tekutinách. Okrem kávy majú podobnú štruktúru aj krv, atrament či farby.
Pochopenie týchto procesov by mohlo podľa webu Physics Central pomôcť v budúcnosti pri výrobe miniatúrnych štruktúr z nanočastíc - napríklad v medicíne.
Revolučnú metódu odstraňovania kávových škvŕn teda zatiaľ nepoznáme. Štúdia zo žurnálu Achievements in the Life Sciences však radí, ako sa im vyhýbať.
Fyzik Jiwon Han tvrdí, že pri presune šálky kávy by sme ju mali držať za horný okraj a nie za uško. V druhom prípade pôsobí na tekutinu priveľa iných síl a skôr kvapalinu vylejeme.
Dôležitý je aj tvar šálky. "Ak zakrútime vínovým pohárom typu Bordeaux frekvenciu 4 hertze, hladinu vína jemne sčeria pokojné vlnky. Pri podobnom pohybe s valcovitou šálkou netrvá dlho, aby tekutina agresívne špliechala o okraj šálky, až kým sa nevyleje," vysvetľuje Han v štúdii.
DOI: 10.1103/PhysRevE.94.012614
DOI: 10.1038/39827
DOI: 10.1016/j.als.2016.05.009
