211service.com
Vai esat kādreiz domājuši, kāpēc jūsu vīns raud? Vaino triecienviļņus.
Gadsimtiem ilgi zinātnieki ir domājuši par asarām, kas veidojas vīna glāzēs. Tagad viņi domā, ka zina, kā tas notiek. 2019. gada 18. oktobris
Rokā tur glāzi sarkanvīna Bertrāns Muts | Atbrīvojieties no šļakatām
Lasītāji, kuri laiku pa laikam domā par vīna glāzes dibenu, noteikti būs pazīstami ar vienu no lielākajiem Visuma noslēpumiem. Šis ir gadsimtiem sens novērojums, ka vīns dažkārt var ceļot pa glāzes virsmu un pēc tam atkal noplūst asaras. Kā tas nākas?
Šodien neizpratne ir atrisināta — vismaz daļēji —, pateicoties Jonatāna Duklera un kolēģu darbam Kalifornijas Universitātē Losandželosā. Šie puiši ir pašaizliedzīgi veltījuši savus pētījumus šai parādībai un saka, ka ir atraduši atbildi.
Sāksim ar glāžu piepildīšanu — nelielu daudzumu vīna ar augstu alkohola saturu martini glāzē. Novērojiet, kā plāns slānis tiek uzvilkts uz stikla virsmas virs galvenā šķidruma korpusa.
Šis efekts ir labi saprotams, saprotams, ka tas ir piesaistījis dažus no lielākajiem fizikas prātiem. Amerikāņu zinātnieks Vilards Gibss 1875. gadā publicēja pilnīgu teorētisko traktējumu.
Tas vismaz daļēji bija balstīts uz Džeimsa Tomsona, lorda Kelvina brāļa, darbu pirms 20 gadiem. Tomsons atklāja, ka efekts rodas tāpēc, ka vīns ir ūdens un etanola maisījums, un ūdenim ir lielāks virsmas spraigums.
Vīns sākotnēji tiek uzvilkts uz glāzes virsmas ar kapilāru darbību. Tas notiek, kad virsmas spraigums piespiež šķidruma virsmu augšup pa stikla trauka vertikālajām sienām.
Vīna glāzē šī plānā kārtiņa nekavējoties sāk iztvaikot, un alkohols iztvaiko ātrāk nekā ūdens. Tā rezultātā slānis kļūst mazāk spirts un lielāka ūdens koncentrācija rada lielāku virsmas spraigumu nekā galvenajam vīna korpusam glāzē.
Šī virsmas spraiguma atšķirība ir svarīga. Tas rada spēku, kas virza vairāk vīna pa glāzes sienām. Un tas noved pie pastāvīgas šķidruma plūsmas augšup pa stiklu, ko veicina spirta iztvaikošana.
Tas viss ir labi saprotams — tas ir pazīstams kā Marangoni efekts pēc itāļu fiziķa, kurš to pētīja 1860. gados.
Tomēr ir iesaistīts arī cits spēks - gravitācija, kas atkal velk šķidrumu atpakaļ uz leju. Kad tas notiek, vīns veidojas par slavenajām asarām, kas rit pa glāzes iekšpusi.
Izcila mīkla ir tas, kāpēc vīns veido lejup plūstošas asaras, nevis cita veida plūsmu. Tieši šo problēmu ir risinājuši Duklers un citi, izmantojot visaptverošu teorētisko modeli un lielu eksperimentālu darbu. Viņi ir novērojuši, kā asaras veidojas tādā veidā, kāds nekad iepriekš nav bijis izklāstīts.
Jaunā darba pamatā ir triecienviļņu teorija. Trieciena vilnis ir traucējums, kas šķidruma īpašībās veido asu robežu. Trieciena viļņus parasti izraisa traucējumi, kas šķidrumā izplatās ātrāk nekā skaņa, piemēram, virsskaņas strūkla. Vilnis turpinās tik ilgi, kamēr traucējumi ir virsskaņas.
Taču triecienviļņi var veidoties, ja traucējumi nav virsskaņas, piemēram, kad iztvaikošana izraisa šķidruma plūsmu. Šie viļņi ir pazīstami kā zemspiediena triecieni. Tieši uz tiem Dūklers un kolēģi koncentrējas.
Viņi norāda, ka teorijas, kas balstītas uz Gibsa darbu, liecina, ka vīnam, ceļojot pa glāzi, ir jāveido pirkstam līdzīgas formas. Mēs apgalvojam, ka faktiskās vīna asaras, kas izplūst pa glāzi, atšķirībā no labi zināmās dzīto frontu nestabilitātes, kas virzās vienā virzienā ar priekšu, rodas no apgrieztā zemspiediena trieciena nestabilitātes.
Un viņu eksperimenti, šķiet, to apstiprina. Viņi ievieto kumosu portvīna ar 18% alkohola saturu martini glāzē ar sāniem 65% leņķī. Lai atvieglotu novērojumus, tie virpina atveri, lai stiklu iepriekš pārklātu ar šķidrumu. Pēc tam viegli veidojas asaras.
Šīs asaras skaidri parāda viļņu īpašības, ko paredz komandas modelis. Mēs pirmo reizi ilustrējam neklasisku zemspiediena triecienu esamību vīna asaru kontekstā, saka Duklers un citi. Mēs apgalvojam, ka iepriekš pārklāta stikla gadījumā slavenās “vīna asaras” rodas no apgrieztā zemspiediena trieciena, kas rodas no meniska.
Tas ir interesants darbs, ko daudzi lasītāji vēlēsies atzīmēt ar kādu savu pētījumu.
Tomēr tas atstāj vairākus neatbildētus jautājumus. Svarīgs ir veids, kā Dukler un co uzklāj stiklu, jo tas rada slāni, pa kuru var plūst cits šķidruma slānis. Šādos apstākļos ir viegli izveidot Marangoni efektu.
Bet tas atstāj atklātu jautājumu par to, kā asaras rodas uz nepārklāta stikla.
Tas nozīmē, ka ir daudz vairāk darāmā. Sāksim darbu — čau!
Atsauce: arxiv.org/abs/1909.09898 : teorija par zemas saspiešanas satricinājumiem vīna asarās