Секрет пивной пены

 


Исследователи открыли секрет получения совершенной шапки пены над кружкой пива. Этим секретом оказалось уравнение, описывающее рост и усадку отдельных пузырьков в пене, а также кристаллических зерен в металлах и полупроводниках.

В основу данного открытия легла формула, которая определяет, каким образом будет изменяться двумерная форма. Данная формула была частично открыта в 1952 г. известным математиком Джоном фон Ньюменом, но требовала дополнительной доработки. Исследователи утверждают, что новая математическая закономерность поможет модернизировать самые различные процессы от тепловой обработки металлов до контроля количества пены при наливе пива.

Металлы, пена и многоклеточные организмы состоят из микроскопических пространств или доменов, которые оказывают какое-то давление друг на друга, уменьшаются или увеличиваются, оседают или раздуваются. Движущий силой всех этих процессов является поверхностное натяжение – то самое свойство, которое позволяет насекомым сидеть на поверхности воды и заставляет жидкость подниматься в тонкой соломке.

Согласно новому уравнению, изменение объема такого домена это, по сути, сумма длин сторон домена за вычетом ушестеренной средней ширины домена. Все это умножается на константу, значение которой зависит от вида используемого материала.

Наибольшую трудность представляет определение средней ширины домена. Измерить это значение гораздо труднее, чем площадь поверхности или объем, говорит материаловед Дэвид Сроловиц из Университета Йешивы в Нью-Йорк Сити, один из авторов доклада, опубликованного 25 апреля на сайте журнала Nature. Ученый пока не знает точно, где будет в первую очередь применено данное открытие, но «эта идея столь всеобъемлющая, что она способна в корне изменить наше представление о геометрических объектах». Ученые говорят, что это, в конечном итоге, может привести к созданию более прочных и более эффективных материалов для самых разнообразных объектов (от крыльев самолета до ядерных реакторов и микропроцессоров).

Однако прежде чем теория воплотиться в жизнь, ученые должны научиться подсчитывать количество доменов. Эта задача не представляет какой-либо проблемы в случае с двумерными объектами, но в трехмерном объекте все несколько сложнее. В этом случае у доменов больше граней, которые могут удлиняться или укорачиваться под давлением соседних структур.


Источник: В мире науки