Masačūsetsas Tehnoloģiskā institūta zinātnieki ir paskaidrojuši, kāpēc dažreiz šķidruma piliens nesaplūst ar šķidruma virsmu zem tā. Ja pilīte ir ļoti auksta un šķidrums apakšā ir pietiekami silts, piliens "levitēs" temperatūras starpības izraisīto plūsmu dēļ. Pētījuma rezultāti ir parādīti rakstā Journal of Fluid Mechanics.
Pētījuma vadītāja Mišela Gehrija brīnījās, kāpēc temperatūras starpība varētu novērst pilienu sajaukšanos ar šķidruma virsmu. Viņa izstrādāja nelielu kastīti, apmēram espresso tases izmērā, ar akrila sienām un metāla apakšējo malu, kuru viņa pēc kārtas nolika uz karstas un aukstas plāksnes. Kastītē bija bļoda ar silikona eļļu, un augšpusē bija šļirce, caur kuru zinātnieki varēja izspiest silikona eļļas pilienus ar tādu pašu viskozitāti kā bļodā. Katrā eksperimentu sērijā Gerijs mēra izspiestās eļļas pilītes temperatūru un vannā esošā šķidruma virsmas temperatūru. Eļļas tika izvēlētas ar dažādu viskozitāti - no tuvu ūdenim līdz 500 reizes viskozākām.
Laika intervāls starp pilienu, kas iziet no šļirces, un laiku, kad tā saplūst ar šķidruma virsmu, rūpīgi tika ierakstīts kamerā, kas filmēja 2000 kadrus sekundē. Vienā gadījumā zinātnieki varēja veikt pilienu lidināšanu gaisā desmit sekundes, saglabājot temperatūras starpību 30 ° C. Tas ir aptuveni vienāds ar starpību starp karstu kafiju un tai pievienoto auksto pienu.
"Mēs noskaidrojām, ka krītošās pilītes svars un gaisa slāņa atkārtotas cirkulācijas spēks vienā brīdī var būt līdzsvaroti, un, lai sasniegtu šo līdzsvaru, ir nepieciešama minimāla vai kritiska temperatūras starpība, lai piliens sāktu levitēt," skaidro Gehry. Kādā brīdī piliens pilnībā sasilst, tā temperatūra kļūst vienāda ar virsmas temperatūru, un levitācija apstājas.
Krējuma piliens iekrīt karstā kafijā / Masačūsetsas Tehnoloģiju institūtā
Zinātnieku grupa pētīja šo fenomenu no matemātiskā viedokļa. Aprēķini parādīja, ka kritiena levitācijas laiks ir saistīts ar temperatūras starpību kā 2: 3. Fiziķi pielāgoja vienādojumus, kas raksturo divu šķidrumu sajaukšanos, un simulēja, kā izturas šķidruma siltā daļa pilienu iekšpusē, kas tiek uzkarsēta no apakšējās virsmas. Tas ļāva saprast, kā siltās straumes izplatās pa pilienam, galu galā to visu sasildot. Zinātnieki uzskata, ka viņu aprēķini palīdzēs labāk izprast, kā ķīmiskās vielas un bioloģiskās vielas sajaucas un izplatās šķidrumos, kā arī izprast pilienu uzvedību nulles gravitācijas apstākļos.
