Αν επισκεφθείτε οποιοδήποτε τεϊπωλείο στο Χονγκ Κονγκ θα συναντήσετε ανθρώπους να κτυπούν το τραπέζι τους με τα τρία τους δάκτυλα. Η ιστορία λέει πως ένας κινέζος αυτοκράτορας ήθελε να δει πως οι απλοί άνθρωποι ζουν και μεταμφιεσμένος επισκέφθηκε ένα τεϊπωλείο. Παρακολουθώντας τους ανθρώπους να σερβίρουν το τσάι τους χωρίς να χύνεται ούτε σταγόνα, αποφάσισε να δοκιμάσει και ο ίδιος να σερβίρει τσάι στους υπηκόους του. Οι υπήκοοί του, μη θέλοντας να τον προσβάλουν δείχνοντάς του πως τον αναγνώρισαν, υποκλίθηκαν κρυφά με τα δάκτυλά τους και έτσι ξεκίνησε ένα τελετουργικό που συνεχίζεται μέχρι και σήμερα.

Δυστυχώς, η ιστορία δεν λέει αν ο αυτοκράτορας κατάφερε να σερβίρει το λαό του χωρίς να χύσει ούτε και μια σταγόνα του τσαγιού, αλλά το γεγονός ότι οι τσαγέρες στάζουν είναι ένα πρόβλημα που οι επιστήμονες έχουν προσπαθήσει να κατανοήσουν εδώ και καιρό.

 

Yumcha_finger_tapping

Η επιστημονική ερμηνεία

Αρχικά, οι επιστήμονες πίστεψαν ότι το φαινόμενα αυτό οφείλεται στη επιφανειακή τάση, αλλά το 1956 ο Markus Reiner εκτέλεσε ένα πείραμα που έδειξε πως αυτό δεν είναι αλήθεια. Τοποθέτησε μια κωνική φιάλη ανάποδα σε νερό και συμπλήρωσε με αλατόνερο, το οποίο βυθίστηκε στο νερό γιατί ήταν πυκνότερο. Αφού η επιφανειακή τάση δεν είχε καμία επίδραση στο αλατόνερο, το νερό θα έπρεπε να μειωθεί κάτω από την άκρη της φιάλης, αλλά ο Reiner διαπίστωσε ότι το νερό ακολούθησε την κλίση της φιάλης για ένα μικρό χρονικό διάστημα. Επίσης, έκανε σημαντικές παρατηρήσεις για την ταχύτητα ροής. Όσο βραδύτερα ρίχνουμε το τσάι τόσο πιθανότερο είναι η τσαγέρα να στάξει. Όσο πιο γρήγορα το ρίχνουμε, το τσάι έχει λιγότερες πιθανότητες να αλλάξει κατεύθυνση και να στάξει.

Ο επόμενος που προσπάθησε να καταλάβει γιατί οι τσαγιέρες στάζουν ήταν ο Joseph Keller, Καθηγητής Μαθηματικών και Μηχανολόγων Μηχανικών στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ και δύο φορές νικητής του IgNobels. Αυτός εποστήριζε ότι η ερμηνεία του φαινομένου στηρίζεται σε ένα συνδυασμό της Αρχής του Bernoulli και της πίεσης του αέρα.

Πιο πρόσφατα, το 2009, Γάλλοι επιστήμονες ανακάλυψαν ένα άλλο κομμάτι του παζλ – το αποτέλεσμα της διαβρεξιμότητας.

Η διαβρεκτικότητα αποτελεί μέτρο του πόσο ένα υγρό θέλει να είναι σε επαφή με μια επιφάνεια. Στο ένα άκρο της κλίμακας διαβρεκτικότητας είναι υλικά όπως το καθαρό γυαλί, όπου το νερό έχει την τάση να απλώνεται. Στο άλλο άκρο είναι υπερυδρόφοβα υλικά. Απαντώνται στη φύση, όπως το φύλλο λωτού, ή, χάρη στις πρόσφατες εφευρέσεις δημιουργούνται εργαστηριακά.

Οι Γάλλοι επιστήμονες διερεύνησαν ποια επίδραση είχε η διαβρεξιμότητα στις τσαγιέρες που στάζουν. «Στο πείραμα μας μεταβάλλεται συστηματικά η διαβρεξιμότητα των τύπων του στομίου, καθώς και η γεωμετρία, ιδιαίτερα η ακτίνα καμπυλότητας του στομίου. Τα αποτελέσματα φανερώνουν ότι για να αποφευχθεί το στάξιμο και να μεγιστοποιηθεί η εκτόξευση του νερού, είναι πολύ καλύτερο να χρησιμοποιήσετε μια υδρόφοβη επικάλυψη », λέει ο Lyderic Bocquet, ένας από τους επιστήμονες τα ερευνητική ομάδας.

Η διαβρεξιμότητα της επιφάνειας καθορίζει το πώς ένα υγρό συμπεριφέρεται. Τα υγρά τείνουν να κολλήσουν λίγο στα στερεά και συνήθως ένα υγρό απλώνεται πάνω σε μια επιφάνεια. Ωστόσο, τα μόρια σε ένα υγρό έλκονται μεταξύ τους, με αποτέλεσμα το φαινόμενο της επιφανειακής τάσης, και είναι αυτό που προκαλεί το υγρό σε μια επιφάνεια να σχηματίσει μικρά σταγονίδια.
Υπερυδρόφοβα υλικά έχουν συνήθως μια πολύ ανάγλυφη επιφάνεια σε πολύ μικρές κλίμακες (κλίμακα νάνο) που καθιστά δύσκολο για τα υγρά να κολλήσουν στην επιφάνεια και να απλωθούν. Αντ ‘αυτού, οι εσωτερικές ελκτικές δυνάμεις κυριαρχούν προκαλώντας το υγρό να δημιουργήσει μπάλες, δηλαδή σταγόνες.
Έτσι, ένα υπερυδρόφοβο στόμιο τσαγέρας εμποδίζει τη τσαγέρα να στάζει σπάζοντας το ρεύμα του τσαγιού σε ξεχωριστά μικρά σταγονίδια που πέφτουν στο κύπελλο αντί να κολλήσουν στο κάτω μέρος του στομίου.
Ο Bocquet και οι συνεργάτες του εξέτασαν επίσης πώς η καμπυλότητα του στομίου επηρεάζει το τσάι που στάζει. Βρήκαν ότι αν το στόμιο είναι λεπτό και έχει μικρή ακτίνα είναι λιγότερο πιθανό να στάζει επειδή είναι δύσκολο για τη ροή να κάνει την απότομη στροφή στην κάτω πλευρά του στομίου.

Έτσι, αν μια τσαγέρα στάζει οφείλεται στα κατασκευαστικά της στοιχεία και στο υλικό της.

 

Author: Georgia Theodoulou