Vědci z Massachusetts Institute of Technology vysvětlili, proč někdy kapička kapaliny nesloučí s povrchem kapaliny pod ní. Pokud je kapička velmi studená a kapalina na dně je dostatečně teplá, bude kapka „levitovat“kvůli tokům způsobeným teplotním rozdílem. Výsledky výzkumu jsou prezentovány v článku v Journal of Fluid Mechanics.
Vedoucí studie Michela Gehry se divila, proč by teplotní rozdíl mohl zabránit smíchání kapičky s povrchem kapaliny. Navrhla malou krabičku o velikosti šálku na espresso s akrylovými stěnami a kovovým spodním okrajem, kterou střídavě pokládala na horký a studený talíř. Krabice obsahovala misku se silikonovým olejem a nahoře byla injekční stříkačka, pomocí které mohli vědci vytlačovat kapičky silikonového oleje se stejnou viskozitou jako v misce. V každé sérii experimentů Gehry měřil teplotu vytlačené kapičky oleje a teplotu povrchu kapaliny v lázni. Oleje byly vybírány s různými viskozitami - od téměř vody až po 500krát vyšší viskozitu.
Časový interval mezi kapkou vycházející z injekční stříkačky a časem, kdy se spojila s povrchem kapaliny, byl pečlivě zaznamenán na kameru natáčící 2000 snímků za sekundu. V jednom případě byli vědci schopni vytvořit kapku vznášející se ve vzduchu po dobu deseti sekund při udržování teplotního rozdílu 30 ° C. To se zhruba rovná rozdílu mezi horkou kávou a studeným mlékem, které se do ní přidává.
"Zjistili jsme, že váha padající kapičky a síla zpětné cirkulace vzduchové vrstvy mohou být vyváženy v jednom bodě a k dosažení této rovnováhy potřebujete minimální nebo kritický teplotní rozdíl, aby kapička začala levitovat," vysvětluje Gehry. V určitém okamžiku se kapka úplně zahřeje, její teplota se rovná povrchové teplotě a levitace se zastaví.
Kapka smetany spadne do horké kávy / Massachusetts Institute of Technology
Skupina vědců zkoumala tento jev z matematického hlediska. Výpočty ukázaly, že doba levitace kapky souvisí s teplotním rozdílem 2: 3. Fyzici přizpůsobili rovnice popisující směšování dvou kapalin a simulovali, jak se chová teplá část kapaliny uvnitř kapičky, která byla zahřívána z povrchu dole. To umožnilo pochopit, jak se teplé proudy šíří kapku po kapce a nakonec to všechno zahřívají. Vědci se domnívají, že jejich výpočty pomohou lépe pochopit, jak se chemické a biologické látky smějí a šíří v kapalinách, a také porozumět chování kapiček v podmínkách nulové gravitace.