Znanstvenici s Massachusetts Institute of Technology objasnili su zašto se ponekad kapljica tekućine ne stopi s površinom tekućine ispod sebe. Ako je kapljica vrlo hladna, a tekućina na dnu dovoljno topla, kapljica će "levitirati" zbog protoka uzrokovanih temperaturnom razlikom. Rezultati istraživanja predstavljeni su u članku u Journal of Fluid Mechanics.
Voditeljica studije Michela Gehry pitala se zašto bi temperaturna razlika mogla spriječiti miješanje kapljice s površinom tekućine. Dizajnirala je malu kutiju, otprilike veličine espresso šalice, s akrilnim stijenkama i metalnim donjim rubom, koje je smjenjivala na vruću i hladnu ploču. Kutija je sadržavala posudu silikonskog ulja, a na vrhu je bila štrcaljka kroz koju su znanstvenici mogli istisnuti kapljice silikonskog ulja iste viskoznosti kao u posudi. U svakoj seriji pokusa Gehry je mjerio temperaturu istisnute kapljice ulja i temperaturu površine tekućine u kupki. Ulja su odabrana s različitom viskoznošću - od blizu vode do 500 puta viskoznije.
Vremenski interval između kapljice koja izlazi iz šprice i vremena spajanja s površinom tekućine pažljivo je zabilježen na kameri koja je snimala 2000 sličica u sekundi. U jednom su slučaju znanstvenici uspjeli napraviti kapljicu da lebdi u zraku deset sekundi, održavajući temperaturnu razliku od 30 ° C. To je otprilike jednako razlici između vruće kave i hladnog mlijeka koje joj se dodaje.
"Otkrili smo da se težina padajuće kapljice i sila ponovne cirkulacije zračnog sloja mogu uravnotežiti u jednom trenutku, a da bi se postigla ta ravnoteža, potrebna vam je minimalna ili kritična temperaturna razlika da bi kapljica počela levitirati", objašnjava Gehry. U nekom trenutku, kap se potpuno zagrije, temperatura joj postane jednaka površinskoj temperaturi i levitacija prestaje.
Kap vrhnja padne u vruću kavu / Massachusetts Institute of Technology
Skupina znanstvenika proučavala je ovaj fenomen s matematičke točke gledišta. Proračuni su pokazali da je vrijeme levitacije kapi povezano s temperaturnom razlikom kao 2: 3. Fizičari su prilagodili jednadžbe koje opisuju miješanje dviju tekućina i simulirali kako se ponaša topli dio tekućine unutar kapljice, koji se zagrijava s donje površine. To je omogućilo razumijevanje kako se tople struje šire kap po kap, na kraju sve zagrijavajući. Znanstvenici vjeruju da će njihovi izračuni pomoći da se bolje razumije kako se kemikalije i biološke tvari miješaju i šire u tekućinama, kao i da se razumije ponašanje kapljica u uvjetima nulte gravitacije.
