物理學家的研究:怎樣不灑不漏、優(yōu)雅地倒茶?
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物理學家的研究:怎樣不灑不漏、優(yōu)雅地倒茶?

大家都知道,用茶壺倒水的時候,水有時會貼著壺嘴流下來,滴到桌子上,特別糟心。

憑借生活經驗,我們知道選一個壺嘴細長的壺,或者倒得快一點,就不容易把茶倒得到處都是了。但物理學家們怎么能放過這個話題呢?在谷歌學術搜索“teapot effect“,可以找到近三萬篇論文,顯然不是只有英國人在關心這個話題。

研究茶壺的先驅

最早研究這個課題并發(fā)表了論文的人,應該是哈佛大學的Joseph Keller。最初,物理學家們(憑直覺?)認為,茶水會順著壺嘴流下來是因為表面張力,或者液體表面的附著力。但是在1957年,Joseph Keller和同事Jean-Marc Vanden-Broeck發(fā)表了一篇論文,將這個現(xiàn)象命名為“茶壺效應”(teapot effect),指出它和先前猜測的兩個因素沒什么關系,但和大氣壓強有關。1999年,他們因為這項研究獲得了搞笑諾貝爾的物理學家。

(Joseph Keller對茶壺是真愛,以下是他的茶壺收藏之三:

就算倒個茶,也要給出公式來!

在物理學上,茶壺效應可以解釋為“流體倒出時附著在容器壁上的現(xiàn)象”。2009年,法國里昂大學的Cyril Duez等人發(fā)表了一篇論文(Beating the Teapot Effect),討論如何優(yōu)雅地倒茶。他們總結出影響茶壺效應的幾個因素:壺嘴的材料、壺嘴的形狀、液體的流速、液體的潤濕性(wettability)。

使用超疏水材料

這是一個萬能的解決方案。只要你采用了超疏水材料,那么不管你怎么折騰,都能優(yōu)雅地倒茶啦。

如圖,上面兩幅圖是用親水材料制成的茶壺倒茶時的樣子,下面兩幅圖用的是超疏水材料。

圖片來自論文

論文中沒有提這里用的具體是哪一種材料,我想給茶壺里外涂上一層不粘鍋那種特氟龍涂層應該也是可以的,但那樣似乎不太好看。

壺嘴要薄、半徑要小

如果茶壺比較薄,壺嘴比較小,壺嘴邊沿的角度就更銳利,倒茶的時候也更加優(yōu)雅。這點也和生活經驗相符,比如粵式餐廳常見的白胖子茶壺,特別容易把茶灑得滿桌子都是……

很多玻璃茶壺會做出一個尖嘴,倒茶的時候更方便。用手沖壺泡茶似乎也不錯。

手腳麻利些

有些人倒茶的時候,一看茶水淌下來了,趕緊放慢速度小心翼翼地倒,結果茶水淌得更厲害。其實這時候你應該加快速度,茶水反而不淌了。

比如這樣!不信你試試!圖片:馬來西亞的拉茶大賽

論文中指出,存在一個閾值速度,一旦小于這個速度流體就會貼在容器壁上(此處超疏水材料仍然開掛)。閾值速度與流體的潤濕性、液柱的曲率有關。

喝奶茶

潤濕性指的是一種液體在一種固體上鋪展的能力(或者說傾向)。超疏水材料前面說過了,那么茶這方面能做點什么?

論文里沒有詳細討論這點,我自己設想了一下。同樣大小的一滴液體滴到同樣的材料上(比如陶瓷),茶水、果汁、黑咖啡會馬上攤開,牛奶、奶茶的液滴會“厚”一些,蜂蜜、煉奶幾乎可以形成一個半球。所以,根據(jù)生活經驗猜測,在普通人會往茶壺里裝的飲料當中,奶茶比較不容易淌下來。

實際上,論文團隊在接受《每日郵報》的采訪時提到,黃油就是一種天然疏水材料,所以奶茶比較不容易附著在茶壺上。(原話如此……然而奶茶里一般不加黃油的吧?)

大招!慎用!

最后,論文還提到的一個大招:有些材料可以用電來控制潤濕性。

比如最后這張圖,他們給茶壺覆蓋了厚厚一層C型聚對二甲苯(帕里綸),再涂上一層疏水的含氟聚合物(AF1600)。在液體和容器之間加上電壓,電壓為0的時候,液體可以優(yōu)雅地倒出來;加上300V的電壓后,液體就會貼著茶壺流下去了。

這樣你就得到了一個iPot,看誰不順眼就假裝不小心地把茶水潑到他腿上(啥?

一起優(yōu)雅地喝茶吧!

來源:果殼、學習強國、北京茶世界

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