El "efecto tetera" ha estado amenazando los manteles blancos impecables durante años:si un líquido se vierte de una tetera demasiado lentamente, entonces el flujo de líquido a veces no se desprende de la tetera, sino que se abre camino hacia la taza, sino que gotea hacia abajo. en el exterior de la tetera.

Este fenómeno se ha estudiado científicamente durante décadas; ahora, un equipo de investigación de TU Wien ha logrado describir completamente y en detalle el "efecto tetera" con un elaborado análisis teórico y numerosos experimentos:una interacción de diferentes fuerzas mantiene una pequeña cantidad de líquido directamente en el borde, y esto 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 obtuvo su doctorado en TU Wien en 1913 y luego emigró a los EE. UU., donde se convirtió en un importante pionero de la reología, la ciencia del comportamiento del flujo. Una y otra vez, los científicos han tratado de explicar este efecto con precisión. El trabajo sobre este tema recibió el satírico "Premio Nobel IG" en 1999. Ahora, la investigación sobre el efecto de la tetera ha cerrado el círculo, ya que fue estudiado en el alma mater de Reiner, la Universidad Técnica de Viena, por un equipo del Dr. Bernhard Scheichl, profesor del Instituto de Mecánica de Fluidos y Transferencia de Calor y científico clave del Centro Austriaco de Excelencia en Tribología (AC2T research GmbH), en colaboración con el Departamento de Matemáticas del University College London.

"Aunque este es un efecto muy común y aparentemente simple, es muy difícil explicarlo exactamente dentro del marco de la mecánica de fluidos", dice Bernhard Scheichl. El borde afilado en la parte inferior del pico de la tetera juega el papel más importante:se forma una gota, el área directamente debajo del borde siempre permanece húmeda. El tamaño de esta gota depende de la velocidad a la que sale el líquido de la tetera. Si la velocidad es inferior a un umbral crítico, esta gota puede dirigir todo el flujo alrededor del borde y gotear hacia la pared exterior de la tetera.

"Hemos logrado por primera vez proporcionar una explicación teórica completa de por qué se forma esta gota y por qué la parte inferior del borde siempre permanece húmeda", dice Bernhard Scheichl. Las matemáticas detrás de esto son complicadas:es una interacción de fuerzas de inercia, viscosas y capilares. La fuerza de inercia asegura que el fluido tienda a mantener su dirección original, mientras que las fuerzas capilares reducen la velocidad del fluido justo en el pico. La interacción de estas fuerzas es la base del efecto tetera. Sin embargo, las fuerzas capilares aseguran que el efecto solo comience en un ángulo de contacto muy específico entre la pared y la superficie del líquido. Cuanto menor sea este ángulo o más hidrofílico (es decir, humectable) sea el material de la tetera, más se ralentizará 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 juega un papel decisivo. La gravedad simplemente 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 cuando se bebe té en una base lunar, pero no en una estación espacial sin gravedad.

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 de alta velocidad. De esta manera, fue posible mostrar exactamente cómo el humedecimiento del borde por debajo de una velocidad de vertido crítica conduce al "efecto tetera", lo que confirma la teoría.