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

19987Китайские хакерские группы атакуют правительства и журналистов по всему миру 19986Как 30 000 аккаунтов Facebook оказались в руках вьетнамских хакеров? 19985LofyGang вернулась: как бразильские хакеры охотятся на геймеров через поддельные читы 19984Автономная проверка защиты: как не отстать от ИИ-атак 19983Взлом Trellix: хакеры добрались до исходного кода одной из ведущих компаний по... 19982Почему почти 3000 монет в норвежском поле перевернули представление о викингах? 19981Как поддельная CAPTCHA опустошает ваш счёт и крадёт криптовалюту? 19980Слежка за каждым шагом: как ИИ превращает государство в машину тотального контроля 19979Как хакеры грабят компании через звонок в «техподдержку» 19978Почему именно Нью-Йорк стал самым уязвимым городом восточного побережья перед... 19977Как одна команда git push открывала доступ к миллионам репозиториев 19976Зачем древние народы убивали ножами и мечами: оружие как основа власти 19975Как Python-бэкдор DEEPDOOR крадёт ваши облачные пароли незаметно? 19974Послание в бутылке: математика невозможного 19973Почему ИИ-инфраструктура стала новой целью хакеров быстрее, чем ждали все?
Ссылка