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El "efecto tetera" lleva años amenazando los manteles blancos: si se vierte un líquido de una tetera demasiado despacio, a veces el flujo de líquido no se desprende de la tetera y llega a la taza, sino que gotea hacia el exterior de la tetera.
Este fenómeno se ha estudiado científicamente durante décadas. Ahora, un equipo de investigación de la Universidad Técnica de Viena ha conseguido describir el "efecto tetera" de forma completa y detallada 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 se doctoró en la Universidad Técnica de Viena en 1913 y luego emigró a Estados Unidos, 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 con precisión este efecto. Los trabajos sobre este tema recibieron el satírico "Premio Nobel IG" en 1999.
"Aunque se trata de un efecto muy común y aparentemente sencillo, es extraordinariamente difícil explicarlo con exactitud en el marco de la mecánica de fluidos", afirma Bernhard Scheichl.
El borde afilado de la parte inferior del pico de la tetera desempeña el papel más relevante: se forma una gota y la zona situada directamente debajo del borde siempre permanece húmeda. El tamaño de esta gota depende de la velocidad a la que el líquido sale de la tetera. Si la velocidad es inferior a un umbral crítico, esta gota puede dirigir todo el flujo alrededor del borde y gotea sobre la pared exterior de la tetera.
"Ahora hemos conseguido por primera vez dar una explicación teórica completa de por qué se forma esta gota y por qué la parte inferior del borde permanece siempre mojada", dice Bernhard Scheichl.
La matemática que hay detrás es complicada: se trata de una interacción de fuerzas inerciales, viscosas y capilares. La fuerza de inercia hace que el fluido tienda a mantener su dirección original, mientras que las fuerzas capilares frenan el fluido justo en el pico. La interacción de estas fuerzas es la base del efecto tetera. Sin embargo, las fuerzas capilares hacen que el efecto solo se inicie a partir de un ángulo de contacto muy concreto entre la pared y la superficie del líquido. Cuanto menor sea este ángulo o cuanto más hidrófilo (es decir, mojable) sea el material de la tetera, más se ralentiza 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 desempeña un papel decisivo. La gravedad únicamente 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 al beber té en una base lunar, sin embargo no en una estación espacial sin gravedad alguna.
Fuentes, créditos y referencias:
B. Scheichl et al, Developed liquid film passing a smoothed and wedge-shaped trailing edge: small-scale analysis and the 'teapot effect' at large Reynolds numbers, Journal of Fluid Mechanics (2021). DOI: 10.1017/jfm.2021.612
Fuente: Universidad de Vienna