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为什么用水杯倒水的时候,会有一部分水沿着杯壁流?

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在日常生活中,当我们缓慢地将水从水杯里倒出来时,会发现一部分水容易顺着杯壁流下,像这样倒出的流体附着在容器壁上的现象被称为"茶壶效应"。

如果把“茶壶效应”的产生因素进行分类的话,可以从容器和流体本身两个方面来考虑。

对于容器来说,壶嘴的曲率越大,水流所需的向心力也越大,水就越容易与壶嘴分离,这也就是为什么薄而锐利的壶嘴更有利于倒水。此外,材料的润湿性(即液体在固体表面铺展的能力或倾向性)也有一定的影响,一般来说亲水材料比疏水材料更容易出现“茶壶效应”,这是由于亲水材料带有极性集团分子,容易与水形成氢键从而吸引水分子,使得水更容易沿着杯壁流下。

图a中是亲水材料做的壶口,当水流速较低时会出现“茶壶效应”;图b中是用疏水材料做的壶口,即使水流速较低时,也没有出现“茶壶效应”。

对于流体本身而言,流速和粘度是两个主要的因素。简单来说,流体流速越低,粘度越大,此时粘滞力可能大于惯性力,使得液体更易于沿着杯壁流下。同样的,如果流体本身的粘度就大的话(你可以想象用茶壶倒粥),那么“茶壶效应”就会更加明显。当然倒水的时候水流两侧的气压的变化也会促进“茶壶效应”的产生,但它的影响效果非常微弱,这里就不做过多介绍了。

如果你想要优雅地倒水,那么你最好用一个拥有薄而锐利壶口的茶壶,它最好是用疏水材料做的,然后快速倒水(不是粥或者其他粘稠的东西),从而最大避免水沿着杯壁流下来。

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