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红酒为何“流泪”?物理学家是这样解释的

已有 1046 次阅读 2019-4-3 15:36 |个人分类:热点研究|系统分类:生活其它

在波士顿举行的APS3月会议上提出了一个描述葡萄酒“哭泣”原因的一维数学模型。


酒杯里旋转着爬上杯壁的酒,起起落落,令人目眩神晕,痴迷不已。杯壁偶有一行行透明的柱状液体,汩汩流下,极似泪珠。这种现象也经常出现在大众关于红酒质量好坏的讨论中。


最近在马萨诸塞州波士顿举行的美国物理学会(APS)会议上,Andrea Bertozzi(加州大学洛杉矶分校数学教授)介绍了她的小组对用于描述这种现象的方程式的数学分析。


葡萄酒中的水和酒精对于酒泪的形成尤为重要。酒精的挥发速度更快,并且更易聚集在液体表面,所以摇晃酒杯时,薄酒液挂在杯壁上,使得酒精不断挥发,导致与大气接触的弯月面的酒精含量比整体的含量少,表面张力比原来大,所以在表面产生表面张力梯度。这种梯度和热梯度的结合导致Marangoni效应。


所谓Marangoni效应是指,当一种液体的液膜当受外界扰动(如温度、浓度)而使液膜局部变薄时,它会在表面张力梯度的作用下形成Marangoni流,使液体沿最佳路线流回薄液面,进行“修复”。这导致葡萄酒薄膜在重力作用下爬上玻璃侧面。但由于水的重力和表面张力失衡,水滴会掉下,所以形成了葡萄酒的”眼泪“。


Bertozzi的小组就这个问题进行研究,指出这些开创性的方程缺少一些重要的物理知识。他们考虑到酒杯几何形状的作用,以及热效应、表面张力和重力之间的平衡,检查了经典实验的参数和图像后,重新调整了方程的比例。


他们认为可能会产生低压冲击,导致片状向上流动的液体。 他们更新的数学模型可能对薄膜形态和沉积过程具有重要意义。



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