Por qué las teteras siempre gotean
Los análisis de mecánica de fluidos de la Universidad de Viena responden a una vieja pregunta: ¿cómo se produce el llamado "efecto tetera"?
El "efecto tetera" ya ha sido la perdición de muchos manteles blancos impolutos: si se vierte un líquido demasiado lentamente de una tetera, puede ocurrir que el flujo de líquido no se desprenda limpiamente de la tetera y encuentre su camino hacia la taza de té, sino que se deslice a lo largo de la tetera.
TU Wien
Marco De Paoli, Bernhard Scheichl y Giurgiu Vlad (de izquierda a derecha)
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Este fenómeno se ha estudiado científicamente durante décadas. Ahora, un equipo de investigación de la Universidad Técnica de Viena ha conseguido describir el "efecto tetera" de forma completa y detallada con un elaborado análisis teórico y numerosos experimentos: Una interacción de diferentes fuerzas asegura una humectación mínima directamente en el borde, y es suficiente para redirigir el flujo de líquido bajo ciertas condiciones.
Un efecto con una larga historia
El "efecto tetera" fue descrito por primera vez por Markus Reiner en 1956. Reiner se doctoró en la Universidad Tecnológica de Viena en 1913 y luego emigró a Estados Unidos, donde se convirtió en un importante pionero de la reología, la ciencia del comportamiento del flujo. Una y otra vez se ha intentado explicar con precisión este efecto. El trabajo sobre este tema fue premiado con el satírico "Premio IG Nobel" en 1999. Ahora se ha cerrado el círculo examinando de nuevo el efecto tetera en el alma mater de Reiner, la Universidad Tecnológica de Viena, por un equipo en torno al Dr. Bernhard Scheichl, profesor del Instituto de Mecánica de Fluidos y Transferencia de Calor y científico clave del Centro Austriaco de Excelencia para la Tribología (AC2T research GmbH), en cooperación con el Departamento de Matemáticas del University College London.
"Aunque se trata de un efecto muy común y aparentemente sencillo, es extraordinariamente difícil de explicar con exactitud en el marco de la mecánica de fluidos", afirma Bernhard Scheichl. El borde afilado de la parte inferior del pico de la tetera es decisivo: allí se forma una gota, la zona directamente debajo del borde siempre permanece húmeda. El tamaño de esta gota depende de la velocidad a la que el líquido sale de la tetera. Si cae por debajo de una determinada velocidad, esta caída puede garantizar que todo el chorro se dirija alrededor del borde y fluya hacia abajo de la tetera.
"Ahora hemos conseguido, por primera vez, dar una explicación teórica completa de por qué se forma esta gota y por qué la parte inferior del borde siempre permanece húmeda", afirma Bernhard Scheichl. La matemática que hay detrás es complicada: se trata de una interacción de fuerzas de inercia, viscosas y capilares. La fuerza de inercia hace que el fluido tienda a mantener su dirección original, mientras que las fuerzas capilares frenan el fluido en la superficie del pico. La interacción de estas fuerzas es la base del efecto tetera. Sin embargo, las fuerzas capilares hacen que el efecto sólo se produzca a partir de un ángulo de contacto muy concreto entre la pared y la superficie del líquido. Cuanto menor sea este ángulo o cuanto más hidrófilo (es decir, mojable) sea el material de la tetera, más se ralentiza el desprendimiento del líquido de la tetera.
Té en el espacio
Curiosamente, la fuerza de la gravedad en relación con las demás fuerzas que se producen no desempeña un papel decisivo. La gravedad sólo determina la dirección en la que se dirige el chorro, pero su fuerza no es decisiva para el efecto tetera. Por lo tanto, el efecto tetera también se observaría al beber té en una base lunar, pero no en una estación espacial sin gravedad alguna.
Los cálculos teóricos sobre el efecto tetera fueron publicados por el equipo de investigación en septiembre de 2021 en el Journal of Fluid Mechanics. Ahora también se llevaron a cabo experimentos: Se vertió agua de una tetera inclinada a diferentes caudales y se filmó con cámaras especiales. De este modo, se pudo demostrar exactamente cómo la humectación del borde por debajo de una tasa de vertido crítica conduce al "efecto tetera", confirmando así la teoría.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Alemán se puede encontrar aquí.
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