Физики, изучающие поведение жидкой нефти на плоской поверхности, объяснили, почему пища прилипает к нагретой поверхности, даже если используется масло и сковорода с антипригарным покрытием. Результаты исследования, опубликованного в журнале Physics of Fluids, показывают, что в этом виновата конвекция.
Ученые из Чешской академии наук использовали в эксперименте антипригарные сковороды с керамическим и тефлоновым покрытиями, передает РИА Новости. Видеокамера, расположенная непосредственно над поверхностью нагрева, фиксировала динамику движения жидкого масла и скорости образования и роста сухого пятна в центре сковороды.
«Мы экспериментально объяснили, почему еда прилипает к центру сковороды, — приводятся в пресс-релизе Американского института физики слова первого автора статьи Александра Федорченко. — Это вызвано образованием сухого пятна в тонкой пленке подсолнечного масла в результате термокапиллярной конвекции».
Для обычных жидкостей, к которым относится и подсолнечное масло, использованное в эксперименте, поверхностное натяжение уменьшается при повышении температуры. При нагреве снизу в масляной пленке устанавливается температурный градиент поверхностного натяжения, направленный от центра, где температура выше, к периферии сковороды.
Этот градиент создает термокапиллярную конвекцию, которая перемещает масло от центра к краям. Когда масляная пленка в середине становится тоньше критического значения, пленка разрывается.
Авторы определили условия образования сухих пятен как для неподвижных, так и для текучих пленок. Главные из них — уменьшение локальной толщины пленки ниже критической и сокращение размера деформированной области меньше значения, известного как капиллярная длина.
«Чтобы избежать появления нежелательных сухих пятен, следует принять следующий комплекс мер: увеличить толщину масляной пленки, снизить нагрев, обеспечить полное смачивание поверхности сковороды маслом, использовать сковороды с толстым дном и регулярно перемешивать пищу во время приготовления», — говорит Федорченко.
Явление термокапиллярной конвекции может возникать и в других ситуациях, считают исследователи, например, в тонких пленках жидкости в колоннах для перегонки нефти, или в электронных устройствах с жидкими носителями.
«Образование сухих пятен или разрыв пленки играют негативную роль, приводя к резкому перегреву электронных компонентов. Таким образом, результаты нашего исследования имеют более широкое применение», — отмечает ученый.
