De ce studiază NASA "lacrimile vinului"

Lacrimile vinului reprezintă cea mai frumoasă manifestare a efectului Marangoni, un fenomen fizic, descoperit pentru prima dată în anii 1800 şi pe care agenţiile spaţiale încă îl mai investighează. Din ce motiv? Să fie de dragul vinului ori e o altă explicaţie?

Fiecare dintre noi a avut un pahar de vin la un moment dat în viaţă. Şi probabil că oricine a vărsat odată vinul din pahar pentru că a pretins că este, sau poate chiar este, un entuziast al vinului.

După ce vinul s-a vărsat, cu siguranţă aţi observat, prin ceaţa provocată de vin, că pe pahar se găseşte un rest. La început arată ca un strat ordonat pe suprafaţa întregului pahar, dar în curând pare a se îngroşa la vârf şi a se condensa în picături mici care în final se preling pe pahar. Acelea sunt lacrimile vinului.

Lacrimile vinului

Lichidele au o tendinţă naturală în a-şi ţine moleculele strânse unele de altele. Această aderenţă, numită coeziune, are o mare legătură cu faptul că aceste substanţe sunt, până la urmă, lichide, pentru că nu există niciun fel de legături solide care să le forţeze să fie împreună. La suprafaţă, această coeziune este numită tensiune de suprafaţă şi tinde să formeze un fel de piele. Insectele pe care le vedem fugind de-a lungul suprafeţei heleșteielor fac asta deoarece forţa pe care ele o exercită în jos nu este suficientă pentru a depăşi forţa moleculelor de apă ce aderă una la alta. Acele insecte nu ar face acest lucru dacă ar fi plasate pe etanol. Acesta are o tensiune de suprafaţă foarte joasă. În vin şi lichior, etanolul este amestecat cu apă şi alte lichide, iar întreg amestecul pare a avea propria sa putere de tensiune de suprafaţă. Etanolul se evaporă mult mai rapid decât orice altceva din vin. El se va evapora, iar lichidul ce rezultă va avea o tensiune de suprafaţă mai ridicată decât orice lichid din vecinătatea sa ce încă este format din toate acele molecule slabe de etanol. Acest lucru nu ne conduce spre o mare realizare, decât în anumite condiţii.

Pelicula vinului care se ataşează de pahar are multă suprafaţă expusă şi nu la fel de multă adâncime. Tensiunea de suprafaţă joacă un rol important în dinamica sa. În timp ce etanolul se evaporă de pe peliculă, tensiunea de suprafaţă a acestuia creşte.

Efectul Marangoni

Efectul Marangoni ne arată că, atunci când are de ales dintre o tensiune de suprafaţă ridicată şi una scăzută, lichidul va curge către o tensiune de suprafaţă ridicată.

Este ca atunci când ar prinzi ceva de două benzi de cauciuc, una puternică şi una slabă. Obiectele prinse de cele două benzi se vor duce în direcţia benzii mai puternice; la fel, lichidele sunt împinse în direcţia celei mai ridicate tensiuni de suprafaţă. Tensiunea este atât de mare, comparată cu cea a vinului plin cu etanol, încât ea va împinge lichidul deasupra paharului şi va forma acele lacrimi.

Şi care-i legătura cu NASA?

Până acum, toate lucrurile sunt bune şi frumoase, dar de ce sunt studiate de agenţiile spaţiale, ca NASA? Singurul lucru care aduce lacrimile să se prelingă înapoi în jos pe pahar este gravitaţia. În final, acestea devin atât de mari, încât nu mai sunt capabile să se ataşeze de pahar şi cad. În spaţiu, nu există gravitaţie pentru a face asta. S-a demonstrat că efectul Marangoni reprezintă o bună modalitate pentru transfera căldură şi masă printr-un lichid. De asemenea, s-a demonstrat a fi o cale nu tocmai bună de a promova creşterea cristalelor şi creşterea materialelor biotehnologice.

Agenţiile spaţiale vor să ştie cum se modifică lucrurile dacă gravitaţia este scoasă din ecuaţie. Ori poate vor să o facă lată în spaţiu? Oricare opţiune este bună, atât timp cât noi primim o înregistrare video cu ea :)