Vienas iš intriguojančių galvosūkių skysčių dinamikoje yra stebinantis Guinness alaus burbuliukų elgesys. Kaip gali paliudyti daugelis alaus mėgėjų, tuo metu kai formuojasi alaus puta, Guinness burbuliukai atrodo skęstantys dugnan. Kaip tai gali būti, jei burbuliukai visgi yra mažesnio tankio, nei juos supantis skystis?
Per pastaruosius dešimt metų fizikai nagrinėjo šią problemą ne kartą. Neseniai jie tvirtino, kad skęsta ne burbuliukai, o skystis cirkuliuoja žemyn prie taurės sienelių ir aukštyn viduje. Kol skysčio srautas žemyn yra greitesnis nei burbuliukų judėjimas, šie atrodo lyg skęstų. Bet vis dar lieka galvosūkiu: kodėl skystis cirkuliuoja tokiu būdu?
Jei neturite po ranka Guinness, štai jums iliustracija:
Airijos matematikų komanda iš Limerick universiteto rado atsakymą. Jie teigia, jog lemiamą vaidmenį čia vaidina taurės forma, įtakojanti judėjimą viduje. Įsivaizduokite kas nutinka, kai skystyje susidaro sritis, kurioje yra mažiau burbuliukų (prie sienelių) ir atitinkamai kita sritis su daug burbuliukų taurės viduryje. Mokslininkai teigia, kad jų iškilimas į paviršių bus greitesnis srityje, kur burbuliukų tankumas yra didesnis, kitaip tariant, taurės centre. Tai sukuria disbalansą, sukuriantį cirkuliaciją, kai skystis teka į viršų centre ir leidžiasi prie taurės kraštų.
Tai yra būtent taip, kaip matosi Guinness pintoje. Bet kas sukuria mažo burbuliukų tankumo regioną prie sienelių? Indo, kurio apačia yra siauresnė o viršus platesnis, sienelės kyla kampu. Šiuo atveju kylantys burbuliukai tiesiog praretėja srityje prie sienelių, kur jie nėra nuolat papildomi iš apačios.
Matematikų komanda sukūrė kompiuterinį burbuliukų elgsenos modelį, kuris patvirtino teoriją. Kadangi eksperimentai nėra matematikų sfera, Guinness elgseną galite stebėti patys. Alų supilkite į skaidrų cilindrą – jį pakreipus kampu į horizontą, pamatysite, jog burbuliukai intensyviai kils viršun prie viršutinio cilindro paviršiaus ir leisis žemyn prie apatinio paviršiaus.
Šis efektas yra gerai žinomas sedimentacijos teorijoje Boycott efekto vardu. Jis pirmą kartą buvo pastebėtas mėgintuvėliuose su raudonaisiais kraujo kūneliais, kurių sedimentacijos laikas gali būti ženkliai sumažintas mėgintuvėlius pavertus.
Tiesa, eksperimentas nepavyks su lietuvišku Švyturio (ar kokiu kitokiu) alumi – burbuliukai turi būti ypatingai maži, kad vyktų tokio tipo cirkuliacija.
Visgi turėtų būti smagu būti alaus mokslininkais, o ypač eksperimentatoriais.
Pagal Technology Review
Taip, efektas įdomus. Bet tik išpūstas reikalas būtent su Guinness’u. Pats išsiviręs tiršto stauto lygiai taip pat stebėjau ši reiškinį. Taurės forma ne prie ko, arba turiu būtent tokią kokią reikia (kvietiniam alui 🙂 )