Hvorfor drypper tekander altid

"Tekandeeffekten" har truet pletfri hvide duge i evigheder:Hvis en væske hældes ud af en tekande for langsomt, så løsner væskestrømmen sig nogle gange ikke fra tekanden og finder vej ind i koppen, men drypper ned. på ydersiden af ​​tekanden.

Dette fænomen er blevet undersøgt videnskabeligt i årtier - nu er det lykkedes et forskerhold ved TU Wien at beskrive "tekandeeffekten" fuldstændigt og detaljeret med en omfattende teoretisk analyse og talrige eksperimenter:Et samspil mellem forskellige kræfter holder en lillebitte mængde væske direkte ved kanten, og dette er tilstrækkeligt til at omdirigere væskestrømmen under visse forhold.

En effekt med en lang historie

"Tekandeeffekten" blev første gang beskrevet af Markus Reiner i 1956. Reiner fik sin doktorgrad ved TU Wien i 1913 og emigrerede derefter til USA, hvor han blev en vigtig pioner inden for reologi - videnskaben om flowadfærd. Igen og igen har videnskabsmænd forsøgt at forklare denne effekt præcist. Arbejdet med dette emne blev tildelt den satiriske "IG Nobelpris" i 1999. Nu er forskningen i tekandeeffekten kommet fuld cirkel, da den blev undersøgt på Reiners alma mater, TU Wien, af et hold omkring Dr. Bernhard Scheichl, underviser ved Institute of Fluid Mechanics and Heat Transfer og Key Scientist ved Austrian Centre of Excellence for Tribology (AC2T research GmbH), i samarbejde med Institut for Matematik ved University College London.

"Selvom dette er en meget almindelig og tilsyneladende simpel effekt, er det bemærkelsesværdigt svært at forklare det præcist inden for rammerne af fluidmekanikken," siger Bernhard Scheichl. Den skarpe kant på undersiden af ​​tekandens næb spiller den vigtigste rolle:der dannes en dråbe, området lige under kanten forbliver altid vådt. Størrelsen af ​​dette dråbe afhænger af den hastighed, hvormed væsken strømmer ud af tekanden. Hvis hastigheden er lavere end en kritisk tærskel, kan dette fald lede hele flowet rundt om kanten og drible ned på tekandens ydervæg.

"Det er nu lykkedes for første gang at give en komplet teoretisk forklaring på, hvorfor denne dråbe dannes, og hvorfor undersiden af ​​kanten altid forbliver våd," siger Bernhard Scheichl. Matematikken bag det er kompliceret - det er et samspil mellem inerti, tyktflydende og kapillære kræfter. Træghedskraften sikrer, at væsken har en tendens til at bevare sin oprindelige retning, mens kapillærkræfterne bremser væsken ned lige ved næbbet. Samspillet mellem disse kræfter er grundlaget for tekandeeffekten. Kapillarkræfterne sikrer dog, at effekten først starter ved en helt bestemt kontaktvinkel mellem væggen og væskeoverfladen. Jo mindre denne vinkel er, eller jo mere hydrofilt (dvs. kan fugtes) tekandens materiale er, jo mere bremses løsrivelsen af ​​væsken fra tekanden.

Te i rummet

Interessant nok spiller tyngdekraften i forhold til de andre kræfter, der opstår, ikke en afgørende rolle. Tyngdekraften bestemmer blot i hvilken retning strålen rettes, men dens styrke er ikke afgørende for tekandeeffekten. Tekandeeffekten vil derfor også blive observeret, når man drikker te på en månebase, men ikke på en rumstation uden tyngdekraft overhovedet.

De teoretiske beregninger af tepotteeffekten blev offentliggjort af forskerholdet i september 2021 i Journal of Fluid Mechanics . Nu blev der også udført eksperimenter:Vand blev hældt fra en skrå tekande med forskellige flowhastigheder og filmet med højhastighedskameraer. På denne måde var det muligt at vise præcis, hvordan befugtningen af ​​kanten under en kritisk hældehastighed fører til "tekandeeffekten", hvilket bekræfter teorien.