Физики раскрыли секрет формирования слоев в кофе-латте

12 Декабря 2017

МОСКВА, 12 декабря Физики раскрыли секрет того, почему кофе-латте имеет необычную слоистую структуру, и выяснили, как можно создать аналогичный узор в практически любой жидкости и даже в желеобразных материалах, говорится в статье, выложенной в журнале Nature Communications.

Многие объекты окружающего мира, в том числе снежинки, облака, ведьмины круги в лесах и в африканских саваннах, а также то, как завиваются усы огурцов, формируются кривизны на поверхности мозга и кишечник укладывается в петли, кажутся сложно, но при этом их можно описать при помощи достаточно простых математических формул. Их автором являются или силы природы, или же эволюция, искавшая идеальные пути решения каких-то сложных проблем на протяжении многих миллионов лет.

Физики, математики и химики активно просматривают подобные эксперименты природы в надежде понять, как они дело горят, и использовать эту информацию для решения каких-то сложных инженерных или научных задач.

Стоун и его коллеги заинтересовались другой похожей материей, автором которой уже является человек, а не силы природы – загадкой того, как формируются слои с разной окраской в стакане с кофе-латте.

В самом упрощенном виде, как подчеркивают физики, ученые достаточно давно понимают, как работает латте. Оно возникает из-за того, что кофе и молоко имеют разную плотность и разогреты до разных температур, и их взаимодействие заставляет большую часть кофе выплыть, а молоко – скопиться в нижней части бокала.

С другой стороны, ученые не могли понять, почему анархичная смесь двух жидкостей, пусть и обладающих разными свойствами, постепенно превращается в упорядоченный ассортимент светлых и темных полосок с примерно одинаковыми концентрациями кофе и молока.

Для ответа на этот вопрос ученые, как они выражаются сами, сварили лабораторский латте – смесь из подкрашенной дистиллированной воды, игравшей роль кофе, и крепкого рассола, исполнявшего роль молочка. Вливая это кофе в молоко, ученые наблюдали за движением подкрашенных потоков воды и пытались понять, что ими управляет.

Как оказалось, рождением латте управляет всего три параметра – скорость, с которой вливается кофе в молоко, и разница в температурах и плотностях жидкостей. Если все эти три переменных правильно выясненным, то внутри смешивающихся смесей возникает два противоборствующих процесса, похожих на конвекцию, круговорот воды в кипящем чайнике, работа которых обеспечивается разницей в плотности и в температуре и той, и другой смеси.

Это противоборство заставляет латте разбиться на множество слоев в том варианте, если кофе, более легкая жидкость, вливается в сосуд с молоком, сжатой субстанцией, с достаточно определенной скоростью, благодаря которой половина кофе смешивается с молоком по мере движения основного потока смеси вглубь стакана.

Эти слои, как отмечают ученые, являются непривычного стабильными – они сохраняются на протяжении нескольких дней, и они могут восстанавливаться даже в тех случаях, если готовое латте слегка размешать. Что интересно, аналогичные свойства, как отмечают ученые, проявляют некоторые арктические озера и прочие водоемы, состоящие из множества слоев пресной и соленой воды.

Вооружившись этими математическими идеями, ученые раскрасили прозрачное желе, введя в него горячий студень, заполненный зеленой краской. Подобным образом, как предполагают ученые, можно изготовлять и другие, более сложные слоистые структуры, в том достаточно количестве аналоги различных тканей тела человека, сложные химикаты и различные промышленные материалы.

Редактор рубрики

Олег Кудрин

Место события на карте мира:

Физики раскрыли секрет формирования слоев в кофе-латте

комментарии (0)

Другие интересные новости

Умер режиссер Федор Петрухин