Почему соль образует кольца на дне кастрюли?

Наблюдение за обычным явлением, когда соль оседает на дне кастрюли в виде кольца при варке макарон, вдохновило ученых из Университета Твенте (Нидерланды) и Французского национального института сельского хозяйства, продовольствия и окружающей среды (INRAE) на проведение исследования. Они задались вопросом, какие физические механизмы лежат в основе этого процесса. Чтобы изучить это, исследователи разработали простой и воспроизводимый эксперимент, который оказался на удивление информативным.
Почему соль образует кольца на дне кастрюли?
Изображение носит иллюстративный характер

В основе явления лежит сложное взаимодействие между частицами соли и водой. Когда одна частица соли опускается в воду, она оставляет за собой возмущение потока воды. Это возмущение, известное как след, влияет на соседние частицы. Когда множество частиц соли падают одновременно, они образуют своеобразное облако. Взаимодействие между следами отдельных частиц внутри этого облака приводит к горизонтальным смещениям, которые и создают радиальное расширение, напоминающее круг.

При быстром оседании частиц формируется четко очерченное кольцо с чистой центральной областью. Этот эффект возникает из-за того, что вода, увлекаясь опускающимися частицами, отталкивает их от центра. Если частицы опускаются с большей высоты, их облако имеет возможность расширяться. В конечном итоге взаимодействия становятся незначительными, и осадок приобретает более однородную круглую форму.

Удивительно, но размер частиц также играет важную роль в формировании кольца. Крупные частицы смещаются по радиусу больше, чем мелкие. Это свойство можно использовать для сортировки частиц по размеру, просто опуская их в воду.

Этот, казалось бы, обыденный процесс на самом деле представляет собой сложную комбинацию физических явлений, таких как седиментация, неползучий поток, взаимодействие на больших расстояниях и увлечение следа. Исследователям удалось успешно воспроизвести формирование солевых колец в лаборатории, что подтверждает их понимание основных механизмов.

Результаты этого исследования, представленные в статье под названием «Солевое кольцо в вашей кастрюле: Морфология отложений облака частиц», опубликованной в журнале Physics of Fluids, дают новое понимание динамики оседания частиц. Матье Сузи из Университета Твенте был одним из спикеров, представлявших это исследование.

Эксперимент, на основе которого проводилось исследование, был разработан на обычной белой доске. Простота и доступность этого эксперимента делают его особенно ценным инструментом для понимания сложных физических процессов. Исследование проводилось с использованием воды в качестве среды, и варьировалась высота с которой частицы соли помещались в воду. Ученые смогли надежно создать солевые кольца, изучая их морфологию и динамику формирования.

Итогом исследований стало понимание, что знакомое всем кулинарное явление скрывает в себе сложные физические закономерности. Ученые не только смогли объяснить, почему формируются солевые кольца, но и смогли использовать это явление для демонстрации фундаментальных физических принципов, лежащих в основе движения частиц в жидкости.


Новое на сайте

19796ИИ в военных симуляциях почти всегда выбирает ядерный удар 19795Как Google в Chrome 146 привязала сессии к железу и обесценила украденные куки? 19794Бэкдор в обновлении Smart Slider 3 Pro: шесть часов, которые поставили под удар сотни... 19793Зачем древние корейцы приносили людей в жертву и вступали в близкородственные браки? 19792Уязвимость в EngageLab SDK поставила под удар 50 миллионов Android-устройств 19791Гражданская война шимпанзе в Уганде 19790Кибершпионы UAT-10362 охотятся на тайваньские нко с помощью малвари LucidRook 19789Телескоп Джеймса Уэбба обнаружил галактику-«ската» в скоплении MACS J1149 19788Комета MAPS сгорела в солнечной короне и вылетела облаком обломков 19787Кто стоит за кибератаками на журналистов ближнего Востока и зачем Индии понадобилась... 19786Теневой ИИ в компаниях: угроза, которую не видят безопасники 19785Почему NASA спокойно относится к проблеме с теплозащитным экраном Artemis II? 19784Шифрование видео, которое не сломает даже квантовый компьютер 19783Западу США грозит аномально опасный сезон пожаров 19782Белок, который не должен убивать: как одна гипотеза перевернула биологию
Ссылка