コーヒーのしみが乾くと、中央よりも端の方が多く蒸発します。これにより、液体が外側に押し出され、エッジに沿って粒子が堆積します。
あなたはコーヒー派ですか？もしそうなら、あなたのテーブル、床、本のページ、そして服にあなたの「飲み物への愛」の記念品が刻まれているでしょう... そうです、私はすべてのコーヒー愛好家が恐れている 1 つのことについて話しているのです — コーヒーのしみ!
それでは、そのうちの 1 つを詳しく見てみましょう。コーヒーのしみは、実際には濃い茶色のしみにはなりません。代わりに、薄い暗い縁に囲まれた穏やかな茶色の色合いを残す傾向があります.
なぜシミがそのように分布しているのか疑問に思ったことはありませんか?
コーヒー:溶液または懸濁液?
基本的なコーヒーは、挽いたコーヒー豆とお湯を混ぜて作られます。この麝香ブレンドの一杯は、ストレスの多い一日に取り組むのに最適なポーションです.文字通り、コーヒーは人生のすべての問題に対する「解決策」ですが、化学の世界ではコーヒーも「解決策」なのでしょうか?
コーヒー (写真提供:masa44/Shutterstock)
コーヒーは、溶解した油と溶解していない油の両方で構成されており、かなりの量の広範囲の粒子が浮遊しています.したがって、コーヒーは確かに解決策ですが、それを懸濁液またはコロイドと呼ぶこともできます.
コーヒーリング効果
コーヒーをこぼすと、最初はすべての浮遊粒子が飛び散ったコーヒーのしずく全体に多かれ少なかれ均一に分布しています
ただし、コーヒーが乾燥するにつれて、これらの小さな粒子と着色剤がエッジに沿って蓄積し始め、汚れの周りにリングが形成されます.科学者たちは、この現象を空想的にザと呼んでいます コーヒーリング効果 .
コーヒーの染み (写真提供:ピチャイ/シャッターストック)
しかし、何がこれらの粒子をエッジに追いやるのでしょう?
コーヒーの塊の科学:凝集、接着、および表面張力
コーヒーのような液体の分子は非常にくっつきます。彼らは常に他のコーヒー分子の周りに密集しようとします.類似した分子がくっつくこの傾向は、凝集力と呼ばれます .
凝集により、液体の表面の分子は、バルク内の分子によって内部に向かって強く引っ張られます。
表面分子が受けるこの強い張力は、表面張力と呼ばれるものです .表面張力により、液体の表面は収縮し、表面積が最小の状態に落ち着きます。最小の表面積で最適な配置を提供する形状は、球体 です .
表面張力が球状の滴につながる (写真提供者:skyblue16/Shutterstock)
したがって、凝集力は常に滴を球状に保つ傾向があります!
しかし、完全に球形のコーヒーのしずくがテーブルの上に無造作に置かれているのを見たことはありません。なんで？液体分子は互いに引き付けられるだけでなく、表面の分子にも引き付けられるためです。異なる種類の分子間のこの種の引力は、接着と呼ばれます .
こぼれたコーヒーは、思ったほど球形ではありません。 (写真提供:Pixel-Shot/Shutterstock)
凝集とは反対に、付着は液滴を平らにする傾向があります。
凝集力と接着力の強さ、および表面の性質に応じて、ブロブは球または薄い平らな混乱に近づく可能性があります。理想的には、ドロップはその間のどこかで終わります...球形のドームとして。
ドロップのさまざまな配置 (写真提供:petrroudny43/Shutterstock)
安定した状態に達すると、ドロップはそれを維持しようと懸命に努力します。
ドロップが乾くとどうなりますか?
コーヒーのしずくが表面に落ちると、面白いことが起こります。ドロップの端がくっつくか、「固定」 されます 表面の溝に。この「エッジの固定」は、コーヒー リング効果が発生するために不可欠です。
ピン留めされると、液滴の端は動かなくなり、液体は蒸発とわずかな吸収によって乾燥し始めます。ただし、蒸発率は表面全体で均一ではありません。
調査によると、蒸発率は端の方が大きい 液体が空気と固体平面の両方と接触する場所。
しずくは中央が厚く、端が蒸発しやすいため、乾燥が進むと、ブロブは次のようになります。
あまり安定しない形状
ただし、前述したように、液体は形状にかなりのこだわりがあります。平らなドーム型が乱れた瞬間、安定した隊形に戻ろうとする。これを達成するために、液体は中央から端に流れ出し、乾燥エリアを補充します.
この補充のプロセスは、乾燥プロセス全体を通して続きます。
したがって、乾燥中、滴の外縁は固定されたままですが、どんどん平らになっていきます.
コンタクトラインの固定
では…コーヒーの粒子はどうですか?
液体が外側に流れ続けると、コーヒーの粒子も固定された縁に沿って洗い流されます.球状のコーヒー粒子は、縁に沿ってしっかりと詰め込まれます。
したがって、液体の全量が蒸発すると、残っているのは、境界に蓄積された濃い茶色のコーヒー粒子の山だけです。これは、コーヒーの染みの縁が暗くなったものです。
コーヒーリング効果
斑状の汚れ
すべてのコーヒーのしみが完全に暗い輪になってしまうわけではありません。染みには周囲に微妙な縁取りがあるものもあれば、斑点状に散らばってしまうものもあります.
斑状の染み (写真提供者:mashe/Shutterstock)
先ほども言いましたが、凝集力や付着力によって液滴の形が変わり、外向きの流れも変わります。これは粒子の堆積に影響を与えるため、リングではなく斑点が生じることがあります。
結論
コーヒーリング効果は、コーヒー以外の多くの液体で顕著です。この影響を排除または回避することは、コーティング、塗料製造、印刷など、色の均一な付着が不可欠な分野で必要です.
研究によると、石鹸や楕円形の粒子などの界面活性剤の存在が、この影響を軽減できることが示されています。この分野ではまだ研究が進行中です。
これで、コーヒーのしみの背後にある科学についてすべて理解できたので、次に科学の課題でうっかりコーヒーをこぼしてしまったときは、コーヒー リング効果についての知識を活用して、先生の怒りをそらしてみてください!
