Cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts explicaram por que às vezes uma gota de líquido não se funde com a superfície do líquido abaixo dela. Se a gota estiver muito fria e o líquido no fundo estiver quente o suficiente, a gota "levitará" devido aos fluxos causados pela diferença de temperatura. Os resultados da pesquisa são apresentados em um artigo no Journal of Fluid Mechanics.
A líder do estudo, Michela Gehry, questionou por que a diferença de temperatura poderia impedir a gota de se misturar com a superfície do líquido. Ela desenhou uma pequena caixa, mais ou menos do tamanho de uma xícara de café expresso, com paredes de acrílico e uma borda inferior de metal, que ela se revezava colocando em um prato quente e frio. A caixa continha uma tigela de óleo de silicone e, no topo, uma seringa através da qual os cientistas podiam espremer gotículas de óleo de silicone com a mesma viscosidade da tigela. Em cada série de experimentos, Gehry mediu a temperatura da gota de óleo espremida e a temperatura da superfície do líquido no banho. Os óleos foram selecionados com viscosidades diferentes - de perto da água até 500 vezes mais viscosos.
O intervalo de tempo entre a saída da gota da seringa e o tempo em que ela se fundiu com a superfície do líquido foi cuidadosamente registrado em uma câmera que estava filmando 2.000 quadros por segundo. Em um caso, os cientistas conseguiram fazer uma gota pairar no ar por dez segundos, mantendo uma diferença de temperatura de 30 ° C. Isso é quase igual à diferença entre café quente e leite frio adicionado a ele.
“Descobrimos que o peso da gota em queda e a força de recirculação da camada de ar podem ser equilibrados em um ponto e, para atingir esse equilíbrio, você precisa de uma diferença mínima ou crítica de temperatura para que a gota comece a levitar”, explica Gehry. Em algum ponto, a gota esquenta completamente, sua temperatura torna-se igual à temperatura da superfície e a levitação cessa.
Uma gota de creme cai no café quente / Massachusetts Institute of Technology
Um grupo de cientistas investigou esse fenômeno do ponto de vista matemático. Cálculos mostraram que o tempo de levitação de uma gota está relacionado à diferença de temperatura como 2: 3. Os físicos adaptaram equações que descrevem a mistura de dois líquidos e simularam como se comporta a parte quente do líquido dentro da gota, que é aquecida da superfície abaixo. Isso possibilitou entender como as correntes quentes se espalham gota a gota, acabando por aquecer tudo. Os cientistas acreditam que seus cálculos ajudarão a entender melhor como os produtos químicos e as substâncias biológicas se misturam e se espalham nos líquidos, bem como a entender o comportamento das gotículas em condições de gravidade zero.
