Ученые выяснили, почему пролитый чай собирается в лужицы

Физики из MIT раскрыли одну из главных обывательских загадок - пролитая жидкость собирается в небольшие лужицы, а не растекается по всему полу или столу, из-за взаимодействия молекул воды и воздуха на нано-уровне, говорится в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.

"Если смотреть на эту проблему с точки зрения макроскопической физики, то лужи не должны формироваться, так как растеканию воды не будет ничего препятствовать. В ней явно чего-то не хватает. Мы выяснили, что на границе между водой и воздухом их молекулы начинают цепляться друг за друга. Это как раз то, чего не хватает в описании поведения жидкостей", - объяснил Амир Пахлаван (Amir Pahlavan) из Массачусетского технологического института (США).

Пахлаван и его коллеги по институту раскрыли эту тайну и разработали набор формул, который позволяет просчитать то, лужа каких размеров возникнет при разливе жидкости на плоскую поверхность.

По их словам, в классической физике жидкостей есть масса недостатков и несостыковок, которые не позволяют на практике использовать ее принципы для серьезных инженерных расчетов. К примеру, лужа из пролитой жидкости должна расти бесконечно, и при этом для ее изначального формирования нужна бесконечная сила.

Физики из MIT смогли разрешить эти противоречия, обратив внимание на то, что происходит на границах растущей лужи. Используя математические расчеты и компьютерные модели, они обнаружили, что секрет пролитого чая или кофе прячется на молекулярном уровне.

Как оказалось, молекулы жидкости, расположенные на кромке капли или лужи, будут "цепляться" и взаимодействовать с молекулами воздуха, в результате чего весь поток будет постепенно замедляться, и в конечном итоге он окончательно остановится. Благодаря этому ваш пролитый чай или кофе не стекает со стола на пол или не растекается по всей его площади, а собирается в "лужицы".

Подобное открытие может показаться бесполезным на практике, однако это, как объясняют исследователи, далеко не так. К примеру, выведенные Пахлаваном и его коллегами формулы помогут инженерам вычислять то количество смазки, которое будет требоваться для нормальной работы двигателя машины, что продлит ему жизнь.

Аналогичным образом, эти же расчеты позволят нефтяникам и газовикам эффективнее извлекать углеводороды из недр Земли, а создателям полупроводниковых приборов - встраивать эффективные жидкостные системы охлаждения прямо в микрочипы.