Miért kavarog titokzatos fehér felhő a kávé vagy a tea felszínén?

2015.01.17. 13:22

A kutatókat sem mindig csak a világegyetem legnagyobb rejtélyei foglalkoztatják. Néhány japán fizikus arra volt kíváncsi, miért kavarog hártyaszerű fehér köd a forró kávé vagy tea felszínén. Kiderült, hogy a parányi vízcseppek különös táncáról van szó.

Aki nem presszókávét iszik reggelente, ahol a keletkező krém elfedi a jelenséget, biztos észrevette már, hogy a gőzölgő folyadék felszínén vékony, tejszerű köd kavarog. Ez a hártya a légáramlat hatására fodrozódik, felszakadozik, újra összeáll, végül eltűnik. Ugyanez a jelenség megfigyelhető a sötétre főzött teák felszínén is. (A sötét háttér a jelenség láthatósága miatt fontos.)

A rejtélyes jelenségre először az 1970-es években próbált magyarázatot adni Vincent Schaefer, amerikai kémikus. Ő úgy vélte, hogy a fehér hártyát parányi vízcseppek alkotják, amelyeket valószínűleg elektromos töltés tart a felszín felett.

Megoldódott a kávén úszó köd rejtélyeForrás: Origo

Közelebb a rejtély megfejtéséhez

A hártya valódi természetét azonban egészen mostanáig nem sikerült megfejteni. Ezért tarthat különös érdeklődésre a kávé szerelmesei között Umeki Takahiro (Kyotói Egyetem) és munkatársainak tanulmánya.

Umeki és munkatársai rámutattak, hogy a fehér köd nemcsak a kávéhoz vagy a teához, hanem általában a forró vízhez köthető. A kutatók forró (körülbelül 50 Celsius-fokos) vizet töltöttek átlátszó tartályba, és ez alá szereltek egy kamerát (fölötte bepárásodott volna az objektív). Ezután lefilmezték a felszínen úszó ködfelhőt.

Kiderült, hogy a ködöt valóban parányi, nagyjából 10 mikrométer átmérőjű vízcseppek alkotják. A cseppecskék 10-100 mikrométer távolságra a folyadékfelszín felett lebegnek, és háromszögletű rácsot alakítanak ki, amikor ködfelhővé állnak össze. A cseppecskék időnként visszahullanak a folyadékba, valószínűleg azért, mert az esőhöz hasonlóan kicsapódnak felszín feletti hidegebb levegőben.

A videó újabb kérdéseket vetett fel

A normál sebességgel felvett videón a kutatók meglepő jelenséget vettek észre. Bizonyos területeken a cseppecskék olyan gyorsan tűntek el, hogy az átmenetet nem is tudta rögzíteni a kamera. Ezután nagysebességű (8000 kép/másodperc) kamerát vetettek be a kutatók. Ekkor kiderült, hogy az eltűnési jelenség egy méter per másodperc sebességgel söpör végig a felszínen. Ezt egy hullám kíséri a ködfelhő alatt. A kutatók szerint ez a hullám nyeli el a cseppeket.

A vízcseppek hirtelen eltűnése (három kocka a videóból)Forrás: Umeki Takahiro

A japán kutatók is úgy vélik, hogy valamilyen elektrosztatikus erő tartja lebegésben a cseppeket. Ismert, hogy az apró cseppek könnyen elektromosan töltötté válnak. Az viszont még nem teljesen világos, hogy a folyadék felszíne miért válik töltötté.

Bár a kutatás valószínűleg nem rengeti meg a világot, arra rámutat, hogy még egy kávéscsészében is milyen érdekes és rejtélyes jelenségek figyelhetők meg.