Fyzikální chování kapky kávy

Divili jste se někdy tomu, že když rozlijete kávu nebo čaj, zbudou vám po vyschnutí skvrny s tmavým okrajem a světlým středem? Skupina amerických teoretických a experimentálních fyziků nedávno popsala nový mechanizmus transportu pevných částic v suspenzi v průběhu vysychání. Tento model objasňuje např. tvorbu kruhových skvrn po vyschnutí kapek kávy, ale též najde aplikace v průmyslových výrobách. Jde o proces přenosu pevných částic v suspenzi ze středu ke kraji kapky. Typické mechanizmy transportu – jako je difuze či elektrostatické a gravitační efekty – se v tomto pochodu neuplatňují. Největší úlohu zde hraje geometrické omezení: kvůli povrchovému napětí se obvod kapky nemůže zmenšovat, tudíž při vypařování vzniká proud pevných částic směrem k okrajům. Tímto přenosem pevných částic k periferii se nahradí ztráty kapaliny. Vědci tento proces nejen pozorovali videomikroskopií za použití polystyrenových kuliček, ale i přesně popsali funkci proudu částic. Zjistili také, že tento jev je nezávislý na druhu kapaliny i pevné látky, jež je v ní rozptýlena. Uplatňuje se v nejrůznějších průmyslových procesech, jako například při schnutí tiskařské barvy v tiskárnách, při nanášení nátěru v kapalné formě apod. (Nature 389, 788, 827–829, 1997)