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新闻来源:广州都市网       发布时间:2022/11/10       共计:3410 浏览
咖啡我们经常喝,也是很多人最喜欢的饮料之一。在日常生活中,也许每个人都会不小心把咖啡滴在桌面上,但我不知道你可能会注意到这样一个神奇的现象:如果你不立即擦掉桌面上的咖啡,桌面上形成的污垢是外面的深色和内部的浅色环。这种现象被称为咖啡环效用。


与矿泉水不同,咖啡、茶等冲泡饮料在一定程度上可以归类为溶液(严格来说是溶液和悬浮液的混合物)。咖啡的棕褐色来自咖啡豆,经过烘焙和纯化后的炭黑物质。咖啡被冲走后,这种物质会变成漂浮在液体中的多个小颗粒。不小心滴在衣服上或桌面上的咖啡渍颜色是由小颗粒引起的。



对大多数普通人来说,咖啡环的效用只是日常生活中的一种偶然情况,但在科学家眼里,这背后却有很大的玄机。


不同的蒸发率导致咖啡环发生

虽然咖啡环的效用是以咖啡命名的,但从广义上它是固体表面挥发性溶液的科学现象。以咖啡圆为代表,可观察到的彩色圆的建立过程也更直观:当溶液滴在桌面或纸上时,液体挥发不能产生比例逐渐减小的圆,而是产生两侧溶质颗粒较多,内部溶质颗粒较少的圆形外观。


这是因为当液体中的水挥发时,桌面与液体之间的固液页面与液体与空气表面的汽液界面相互作用,导致液体不同区域的水蒸发速度不一致,促进了咖啡环的建立。在桌面或纸张与液体的交汇处,水的蒸发速度将比液体与空气的交汇处快。


这样,液体中间的水就会将溶质和颗粒带到液体和桌面或纸张的边缘进行补充。最后,水挥发后,小溶质颗粒继续在边缘积累,逐渐成为我们看到的环。


芝加哥大学,芝加哥大学科学家西德尼·纳高和托马斯·威腾和其他研究人员在国际权威期刊《自然》杂志上发表了关于咖啡环效应的期刊论文。在本文中,第一次宣布了咖啡环效应。从那时起,关于如何消除咖啡环效应的科学研究也不断出现。


小发现背后有大用途

咖啡环效应不仅是生活中一个有趣的小情况,也给人们的日常生产和生活带来了一些困惑和不便。例如,打印机喷墨不均匀是由咖啡环效应引起的。为了解决这一困难,研究人员逐渐探索了液体挥发后如何产生对称的固态层。


之后,专家们发现,如果需要处理这个问题,就需要改变悬浮颗粒的特性。学者们发现,不同的颗粒形状会改变空气和液体界面中薄膜的特性,从而影响该物质的蒸发过程。椭圆形颗粒件下,椭圆形颗粒会改变空气和液体之间的界面。本研究表明,颗粒形状对挥发性的影响立即被揭示,以有效地指导每个人改进印刷和绘画方法。


此外,咖啡环的效用仍在生物学领域“闪闪发亮”。在诊断方面,专家们将咖啡环效用与生物传感技术相结合,以检测唾液、血夜等血液中的生物标志物。在此研究的基础上,范德比尔特大学的研究人员创造了一种快速检测疟疾的生物方法。


不仅如此,咖啡环的效用也让人们注意到,同一溶液中的各种溶质可以根据不同的颗粒尺寸分离出来。比如咖啡环最外侧的颗粒孔径最小,咖啡环内侧的颗粒孔径更大。专家利用这一原理完成了相关物质的分离。在英国著名科学家牛顿被苹果击中后,他开始关注重力,这影响了未来多年物理学的发展。也许科学的奥秘隐藏在日常生活中的一些微妙情况中,等待着人们去探索。


下次喝咖啡的时候,如果不小心把咖啡滴到桌面上,为什么不赶紧把它们洗干净,想象一下相关咖啡环效应的新应用。
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