?

Log in

No account? Create an account

December 13th, 2012

Винные ножки

Давно уже планировал оставить запись про винные ножки. Это явление природы настолько поражает воображение, что в разных языках ему соответствуют самые романтичные ассоциации: слёзы, свечи... На мой вкус наиболее выразительно это явление описывается в немецком языке, как "церковные окна" (Kirchenfenster).

Парадокс с ножками заключается в том, что начиная с XIX века это явление традиционно и неизменно объясняют поверхностным натяжением и связанным с ним эффектом, названным в честь описавшего его итальянского физика Карло Марангони. Действительно, среди всех жидкостей вода имеет удивительно высокое значение коэффициента поверхностного натяжения - 73 mN/m, тогда как спирт - всего 22 mN/m. Поверхность жидкости представляет собой тонкий эластичный упругий слой вещества, подобный тонкому лоскуту резины. Чем больше значение коэффициента поверхностного натяжения, тем больше сил нужно приложить, чтобы этот лоскут растянуть. Поэтому, поверхность водного раствора спирта стягивает на себя жидкость в области, где концентрация спирта меньше. Такой обедненной спиртом областью является тонкий слой вина на стенках бокала из-за интенсивного испарения спирта со стенок. Теоретически эта система (вино в бокале - тонкий испаряющийся слой вина на стенках бокала) должна работать, как небольшой насос и натягивать вино из бокала на стенки до границы смачивания, где вино (уже почти вода) накапливается, образуя утолщенный ободок и тяжелыми каплями стекает вниз по стенкам.

Всё, на первый взгляд, выглядит логично. Но всё-таки эта теоретическая модель долгое время вызывала у меня вопросы. Например, почему этот "насос" быстро перестает работать и не возобновляет капли вина на границе смачивания? Казалось бы, пока спирт испаряется со стенок бокала, движение вина снизу вверх должно поддерживаться за счет градиента (увеличения) поверхностного натяжения. Почему, эта теоретическая модель работает только в первые моменты? Но хуже другое - если поверхность вина в бокале посыпать тонким плавающим порошком, а потом вино взболтать так чтобы смочить стенки бокала, то следовало бы ожидать, что легкие частички этого порошка начнут свое движение по стенкам вверх вместе со стягивающейся поверхностью жидкости. Ничего подобного не наблюдается. Но последний и самый сокрушительный удар по стройной теории "винных ножек" сделал недавно американский инженер-химик Rafael Tadmor, который обратил внимание на то обстоятельство, что в смеси воды и спирта градиент коэффициента поверхностного натяжения при изменении концентрации спирта в воде принимает самые большие значения при незначительной концентрации спирта и почти равен нулю при концентрации уровня коньяков.

Mar

Это связано со свойством молекул спирта концентрироваться в поверхностных слоях воды. Поэтому небольшие концентрации спирта работают наиболее эффективно. Однако, с "винными ножками" все происходит наоборот - они наиболее рельефно проявляются при больших концентрациях спирта, как например в портвейнах, и их почти нет в слабых спиртовых растворах типа сидра.

Из всего этого вывод один - эффект Марангони винных ножек не объясняет.

Что же тогда? В своей статье Рафаель Тадмор предлагает альтернативное объяснение, связанное с тем, что молекулы спирта делают поверхность стекла гидрофобной. Чем больше концентрация спирта в воде, тем более гидрофобна поверхность смоченных стенок. Из-за испарения спирта со стенок его концентрация в растворе уменьшается с высотой на стенках бокала и соответственно увеличивает энергию связи жидкости со стенками с высотой. Это увеличение оказывается более значительным, чем сила тяжести и вино буквально ползет по стенке до верхнего края, где оно накапливается и затем стекает жирными слезами вниз.

Может быть и так, но скорее всего истина находится где-то посередине.

Profile

Golden Gate
afrikanbo
Андрей Ростовцев

Latest Month

July 2014
S M T W T F S
  12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
2728293031  

Tags

Powered by LiveJournal.com
Designed by Michael Rose