为何酱油印都是边缘颜色深？

来源 |  把科学带回家（ID:bringsciencehome）

作者 |  七君

已授权，转载请联系原作者

大朋友小朋友们，你们注意到没有，我们有时吃饭、杀鸡，或者写字的时候会不小心在课本上留下一些汤渍、酱油渍、咖啡渍、果汁渍、酒渍、血渍，或者水彩颜料的污渍。

▲  啊，咖啡就是那忘忧的水，一杯又一杯

奇怪的是，等这些水渍干了以后，边缘的颜色总是比较深，中央的颜色却比较淡，这是怎么回事呢？

这个问题也困扰了科学界好几百年。到了97年，也就是20年前的时候（是的，97年是20年前），一些科学家终于找到了这个现象的解释。

原来，当一滴有圆形微粒的液体在平面上蒸发完毕后，会留下一圈环状的污渍，这个现象就叫做咖啡环效应（the coffee ring effect）。

咖啡环的形成过程是这样的。

原来，水渍边缘的蒸发速度总是要比水渍中心的快，因此边缘先开始变干。

不过，液滴中心并不会袖手旁观，它会不断为边缘补充更多的水分，因此液滴会越变越平。

▲  随着水分蒸发，液滴慢慢变薄，边缘干得最快。图片来源：宾夕法尼亚大学

同时，当液滴中心在为外围补充水分的时候，更多的溶质（就是那些带颜色的颗粒）也会随着援助边疆的液体大军流向边缘。

▲  悬浮的微粒随着水流向边缘移动。图片来源：宾夕法尼亚大学

由于毛细现象的存在，来到边缘的溶质微粒无法从边缘撤退，回到液滴中心。相反，它们会被困在水渍边缘，最后在那里变成“干尸”。

“长江后浪推前浪”，最后一波一波的溶质被拍在了沙滩上，死在了水渍边缘。

这就是咖啡环的形成原因了。

不过，容易堆积成咖啡环的是圆形，而不是别的形状的微粒。

这是因为，圆形的粒子比较圆滑，不容易互相拉拉扯扯，它们容易“随波逐流”。

所以圆形微粒可以随着水流被不断地带到边缘，并在那里不断堆积，越来越密、越来越多，最后就形成了一个环。

如果把圆形微粒变成别的形状会怎样呢？

▲  圆形颗粒容易堆积在边缘形成咖啡环。长条状的颗粒会比较均匀地铺满整个圆

那么这圈污渍也会改变样子哦。

和圆形不同，在水的表面张力的作用下，长条状的颗粒相互之间有很大的吸引力，它们比较容易聚集起来，还能拦住别的颗粒，让大家不太容易被水流带到边缘。

因此，长条状的颗粒会较为均匀地铺满整个圆圈，很奇怪吧。

但是，如果加入表面活性剂，比如肥皂液，那么长条状的粒子之间的吸引力就会下降，变得不再团结。

这时它们就会变得像圆形粒子一样，能够在圆圈边缘堆积了。这种情况下，最后它们也会形成一圈“咖啡环”。

总之呢，咖啡环现象告诉我们，做一个圆形的胖子虽然会遇到较小的阻力，但是最终还是不得不和其他胖子聚在一起，变成一堆死胖子。

那做瘦子呢？

如果做一个长条状的瘦子，就会死得比较匀称。

▼

推荐阅读

如果你觉得今天的文章还不错

动动手指，给壹读君点个赞呗