Los científicos del Instituto de Tecnología de Massachusetts han explicado por qué a veces una gota de líquido no se fusiona con la superficie del líquido debajo de ella. Si la gota está muy fría y el líquido en el fondo está lo suficientemente caliente, la gota "levitará" debido a los flujos causados por la diferencia de temperatura. Los resultados de la investigación se presentan en un artículo en el Journal of Fluid Mechanics.
La líder del estudio, Michela Gehry, se preguntó por qué la diferencia de temperatura podría evitar que la gota se mezcle con la superficie del líquido. Ella diseñó una pequeña caja, del tamaño de una taza de café expreso, con paredes acrílicas y un borde inferior de metal, que se turnó para colocar en un plato frío y caliente. La caja contenía un cuenco de aceite de silicona, y en la parte superior había una jeringa a través de la cual los científicos podían exprimir gotas de aceite de silicona con la misma viscosidad que en el cuenco. En cada serie de experimentos, Gehry midió la temperatura de la gota de aceite exprimida y la temperatura de la superficie del líquido en el baño. Se seleccionaron aceites con diferentes viscosidades, desde cerca del agua hasta 500 veces más viscosos.
El intervalo de tiempo entre la gota que sale de la jeringa y el momento en que se fusiona con la superficie del líquido se registró cuidadosamente en una cámara que filmaba 2000 fotogramas por segundo. En un caso, los científicos pudieron hacer que una gota flotara en el aire durante diez segundos, manteniendo una diferencia de temperatura de 30 ° C. Esto es aproximadamente igual a la diferencia entre el café caliente y la leche fría que se le agrega.
“Descubrimos que el peso de la gota que cae y la fuerza de recirculación de la capa de aire se pueden equilibrar en un punto, y para lograr este equilibrio, se necesita una diferencia de temperatura mínima o crítica para que la gota comience a levitar”, explica Gehry. En algún momento, la gota se calienta por completo, su temperatura se vuelve igual a la temperatura de la superficie y la levitación se detiene.
norte
Una gota de crema cae en café caliente / Massachusetts Institute of Technology
Un grupo de científicos investigó este fenómeno desde un punto de vista matemático. Los cálculos han demostrado que el tiempo de levitación de una gota está relacionado con la diferencia de temperatura como 2: 3. Los físicos adaptaron ecuaciones que describen la mezcla de dos líquidos y simularon cómo se comporta la parte caliente del líquido dentro de la gota, que se calienta desde la superficie de abajo. Esto hizo posible comprender cómo las corrientes cálidas se propagan gota a gota y eventualmente lo calientan. Los científicos creen que sus cálculos ayudarán a comprender mejor cómo las sustancias químicas y biológicas se mezclan y se esparcen en los líquidos, así como a comprender el comportamiento de las gotas en condiciones de gravedad cero.
