Ilmuwan di Institut Teknologi Massachusetts telah menjelaskan mengapa terkadang tetesan cairan tidak menyatu dengan permukaan cairan di bawahnya. Jika tetesan sangat dingin dan cairan di bagian bawah cukup hangat, tetesan akan "melayang" karena aliran yang disebabkan oleh perbedaan suhu. Hasil penelitiannya disajikan dalam artikel di Journal of Fluid Mechanics.
Pemimpin studi Michela Gehry bertanya-tanya mengapa perbedaan suhu dapat mencegah tetesan bercampur dengan permukaan cairan. Dia merancang sebuah kotak kecil, seukuran cangkir espresso, dengan dinding akrilik dan tepi bawah logam, yang dia letakkan secara bergiliran di atas piring panas dan dingin. Kotak itu berisi semangkuk minyak silikon, dan di atasnya ada jarum suntik yang digunakan para ilmuwan untuk memeras tetesan minyak silikon dengan kekentalan yang sama seperti di mangkuk. Dalam setiap rangkaian percobaan, Gehry mengukur suhu butiran minyak yang diperas dan suhu permukaan cairan di bak mandi. Minyak dipilih dengan viskositas berbeda - dari dekat dengan air hingga 500 kali lebih kental.
Interval waktu antara tetesan keluar dari jarum suntik dan waktu itu bergabung dengan permukaan cairan direkam dengan hati-hati pada kamera yang merekam 2000 bingkai per detik. Dalam satu kasus, para ilmuwan mampu membuat tetesan melayang di udara selama sepuluh detik, mempertahankan perbedaan suhu 30 ° C. Ini kira-kira sama dengan perbedaan antara kopi panas dan susu dingin yang ditambahkan ke dalamnya.
“Kami menemukan bahwa berat tetesan yang jatuh dan gaya sirkulasi ulang lapisan udara dapat diseimbangkan pada satu titik, dan untuk mencapai kesetimbangan ini, Anda memerlukan perbedaan suhu minimum, atau kritis, agar tetesan mulai melayang,” jelas Gehry. Pada titik tertentu, tetesan itu memanas sepenuhnya, suhunya menjadi sama dengan suhu permukaan, dan pengangkatan berhenti.
Setetes krim jatuh ke dalam kopi panas / Massachusetts Institute of Technology
Sekelompok ilmuwan menyelidiki fenomena ini dari sudut pandang matematis. Perhitungan menunjukkan bahwa waktu levitasi setetes berhubungan dengan perbedaan suhu sebagai 2: 3. Fisikawan mengadaptasi persamaan yang menjelaskan pencampuran dua cairan dan mensimulasikan bagaimana bagian hangat dari cairan di dalam tetesan, yang dipanaskan dari permukaan di bawah, berperilaku. Ini memungkinkan untuk memahami bagaimana arus hangat menyebar setetes demi setetes, akhirnya memanaskan semuanya. Ilmuwan percaya bahwa perhitungan mereka akan membantu untuk lebih memahami bagaimana bahan kimia dan zat biologis bercampur dan menyebar dalam cairan, serta untuk memahami perilaku tetesan dalam kondisi gravitasi nol.
