Γιατί μερικές φορές τα υγρά τρέχουν στο πλάι του δοχείου όταν χύνονται;

Με τις συνεκτικές και συγκολλητικές δυνάμεις που παίζουν όταν τα υγρά χύνονται από το ένα δοχείο στο άλλο. Όταν χύνεται αργά, το υγρό έχει περισσότερο χρόνο να συνδεθεί με την επιφάνεια του δοχείου, γεγονός που μπορεί να το κάνει να τρέξει στο πλάι του δοχείου.

Αυτό είναι ένα από εκείνα τα φαινόμενα της καθημερινής ζωής που είμαι βέβαιος ότι πρέπει να έχετε παρατηρήσει χιλιάδες φορές. Όταν ρίχνετε οποιοδήποτε υγρό, ας πούμε, τσάι, από το ένα δοχείο στο άλλο, αυτό ξεχύνεται υπέροχα. Ωστόσο, μερικές φορές, ειδικά αν χρησιμοποιείτε διαφορετικό δοχείο, αντί να χύνεται κανονικά, το υγρό αποφασίζει να τρέξει στο πλάι του δοχείου και δημιουργεί ένα χάος για να το καθαρίσετε.

Αυτό είναι που μιλάω.

Αυτό δεν είναι μόνο σούπερ απογοητευτικό, αλλά φαίνεται επίσης… σκληρό. Θέλω να πω, γιατί ένα ‘κανονικό’ υγρό αποφασίζει να ενεργήσει έτσι και να παίξει με τα συναισθήματά μας καταστρέφοντας το τραπεζομάντιλο όπου δημιουργεί χάος; Αυτό είναι ένα από εκείνα τα μυστηριώδη πράγματα που φαίνεται να μην έχουν απάντηση… ή μπορεί αυτό το περίεργο φαινόμενο να εξηγηθεί από την επιστήμη;

Λοιπόν, επιτρέψτε μου να σας πω ότι μια σειρά από ενδιαφέρουσες ενέργειες ρευστοδυναμικής συνεχίζονται στο παρασκήνιο, ενώ αυτό το εντελώς συνηθισμένο φαινόμενο ξεδιπλώνεται.

Συνοχή και πρόσφυση

Τα καθημερινά υγρά, γενικά, έχουν την τάση να κολλάνε σε άλλες επιφάνειες (προσκόλληση). Έχουν επίσης την τάση να μένουν στον εαυτούς τους (συνοχή). Αυτά είναι τα δύο χαρακτηριστικά του νερού που επηρεάζουν κάθε μόριο νερού στη Γη, καθώς και την αλληλεπίδραση των μορίων του νερού με μόρια άλλων ουσιών.

Η «κολλητικότητα» που έχουν τα μόρια του νερού μεταξύ τους ή με άλλες ουσίες υπαγορεύεται από αυτά. Ως εκ τούτου, αυτές είναι οι δύο ιδιότητες που οδηγούν ολόκληρη την επιχείρηση που τρέχει υγρά προς τα κάτω. Λοιπόν, ας μιλήσουμε λίγο περισσότερο για αυτούς.

Οι συνεκτικές δυνάμεις είναι οι διαμοριακές δυνάμεις που κάνουν τα μόρια ενός υγρού να κολλούν μεταξύ τους και να «αναζητούν» το ένα το άλλο. Με άλλα λόγια, αυτές είναι οι δυνάμεις που κάνουν τα υγρά να αντιστέκονται στον διαχωρισμό. Σημειώστε ότι αυτές οι δυνάμεις υπάρχουν μεταξύ μορίων της ίδιας ουσίας. Ένα κλασικό παράδειγμα συνεκτικών δυνάμεων στο νερό είναι το σχήμα των σταγονιδίων νερού.

Το σχήμα μιας σταγόνας νερού οφείλεται στη συνοχή μεταξύ των μορίων του νερού. Όπως αποδεικνύεται, η επιφανειακή τάση, μια συχνά πολυσυζητημένη ιδιότητα του νερού, είναι επίσης αποτέλεσμα της τάσης των μορίων του νερού να ελκύουν το ένα το άλλο (Πηγή).

Η πρόσφυση, από την άλλη πλευρά, είναι η ελκυστικότητα ενός υγρού (π.χ. του νερού) σε άλλα υλικά, όπως μεταλλικά δοχεία, πευκοβελόνες, ακόμη και το δέρμα σας. Με πιο τεχνικούς όρους, οι συγκολλητικές δυνάμεις είναι οι ελκτικές δυνάμεις που υπάρχουν ανάμεσα σε αντίθετα μόρια.

Σταγονίδια νερού που προσκολλώνται στα φύλλα. (Φωτογραφία :Pixabay)

Υγρό που ρέει κάτω από την πλευρά του δοχείου

Τα υγρά (ας εξετάσουμε το παράδειγμα του νερού) θέλουν να κολλήσουν σε άκαμπτες επιφάνειες, χάρη στις συγκολλητικές δυνάμεις. Αυτός είναι ο ίδιος λόγος για τον οποίο σχηματίζεται μηνίσκος σε δοκιμαστικό σωλήνα.

Ο μηνίσκος είναι η καμπυλότητα της επιφάνειας ενός υγρού μέσα σε ένα δοχείο. (Photo Credit :ThoughtCo)

Όταν ρίχνετε τσάι ή νερό από ένα δοχείο (ειδικά όταν το κάνετε αργά), η έλξη μεταξύ της επιφάνειας και των μορίων του νερού είναι ισχυρότερη από αυτή των μορίων του νερού μεταξύ τους. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η δύναμη της βαρύτητας που δρα στο νερό πρέπει να υπερνικήσει τις συγκολλητικές δυνάμεις (μεταξύ των μορίων του νερού και της επιφάνειας του δοχείου) για να τραβήξει το νερό μακριά από το δοχείο.

Γωνία και ταχύτητα

Όταν η γωνία μεταξύ της κατακόρυφης κατεύθυνσης και του γυάλινου τοιχώματος είναι μικρή, η επιφανειακή τάση είναι ισχυρότερη και η συνιστώσα της βαρύτητας κάθετα στο γυάλινο τοίχωμα είναι μικρή. Κατά συνέπεια, το νερό κολλάει στην εξωτερική επιφάνεια του δοχείου (ή με άλλα λόγια, τρέχει από την πλευρά του δοχείου).

Με απλά λόγια, το νερό που κολλάει στον εαυτό του τείνει να το κάνει να ακολουθεί τον εαυτό του έξω από το δοχείο σε μια ομαλή, ένδοξη ροή. Δυστυχώς, στο νερό αρέσει επίσης να κολλάει σε άλλα πράγματα, κάτι που τείνει να το κάνει να στάζει πάνω και κάτω στις πλευρές. Ποια από αυτές τις ιδιότητες κυριαρχεί εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, συμπεριλαμβανομένων των ιδιοτήτων του υλικού και του χρόνου που δαπανάται για το σχηματισμό δεσμών (δηλαδή, την ταχύτητα με την οποία χύνεται το νερό), μεταξύ άλλων.

Ένα ιδιαίτερα απογοητευτικό αλλά απίστευτα συναρπαστικό περιστατικό.

Η ταχύτητα (της ροής) είναι ένας κρίσιμος παράγοντας. Εάν ρίξετε νερό γρήγορα, τα μόρια του νερού δεν έχουν αρκετό χρόνο για να κολλήσουν στην επιφάνεια του δοχείου και ως εκ τούτου θα χυθούν χωρίς προβλήματα. Ωστόσο, όταν το κάνετε αργά, το νερό ξοδεύει πολύ χρόνο κολλώντας στην επιφάνεια του δοχείου. Ως αποτέλεσμα, ορισμένα μόρια νερού συνδέονται πιο ισχυρά στην άκρη του δοχείου παρά στα αδέρφια τους και το νερό τρέχει στο πλάι.

Επιπλέον, εάν χυθεί νερό από μια αιχμηρή επιφάνεια, πιθανότατα θα χυθεί καθαρό. Οι πιο λείες επιφάνειες, από την άλλη πλευρά, συνήθως δημιουργούν αυτό το καθολικό «πρόβλημα έκχυσης».