Erfarna kockar kan se när matoljan har rätt temperatur på det fräsande ljudet som produceras när du sätter i fuktiga ätpinnar.
Fuktade ätpinnar, vattendroppar i varm matolja avslöjar komplicerad bubbeldynamik och ljudegenskaper.
Som namnet antyder är vätskemekanik en gren av fysiken som handlar om vätskors mekanik (vätskor, gaser och plasma) och krafterna på dem. Det kan delas in i två studieområden:vätskestatik och vätskedynamik.
Medan många forskare inom vätskedynamik sysslar med vätskeflödet tittade ett team av forskare nyligen på något lite mer explosivt:vad händer när en droppe vatten eller en droppe smet träffar het olja?
Erfarna kockar kan avgöra när matoljan har nått rätt temperatur för fritering genom att stoppa in fuktade ätpinnar i den heta oljan. Det bildas bubblor på pinnarna och det fräsande ljudet de producerar kan tala om för kocken när det är dags att lägga till mat i pannan.
I tidskriften Physics of Fluids , av AIP Publishing, forskare från USA, Kanada och Saudiarabien studerade noggrant bubblor som bildas när vattendroppar kommer i kontakt med uppvärmd matolja. När utredarna satte in fuktade ätpinnar i het olja, fann de att typen och antalet bubblor som bildades berodde på mängden vatten som absorberades av ätpinnarna såväl som ätpinnens material.
Explosionshålighet som bildas när en vattendroppe träffar het olja. Kredit:Tadd T. Truscott
De experimenterade med vattendroppar och smetdroppar hängande på spetsen av en ätpinne. Vattendroppen exploderade när den träffade den heta oljan, där smetdroppen utvecklade bubblor över sin yta.
För att ytterligare undersöka vad som händer när mat läggs i het olja använde forskarna en liten bit papper fuktad med vatten som modell. De fann att mängden och typen av bubbling i detta fall berodde på både mängden vatten och temperaturen. De observerade att olika typer av ånghåligheter bildades i den heta oljan när vatten mötte den.
Dessa initiala experiment ledde till en serie mer kontrollerade studier med en uppsättning som gjorde det möjligt att tillsätta vattendroppar till het olja från en lufttråd på en rörlig scen. En höghastighetskamera och en känslig mikrofon användes för att samla in detaljerad information om formen på bubblorna som bildas när vattendroppen träffar den heta oljan och det fräsande ljud de gör när de poppar.
Video av explosionskaviteten som bildas när en vattendroppe träffar het olja. Kredit:Tadd T. Truscott
"Vi hittade tre typer av bubbelhändelser i våra experiment:en explosionskavitet, en långsträckt kavitet och en oscillerande kavitet," sa författaren Tadd Truscott.
Explosionskaviteten bildas när en vattendroppe kommer in i den heta oljan och genomgår en mikroexplosion på grund av den plötsliga temperaturhöjningen, vilket bildar en ångbubbla som kan spränga ytan. Den långsträckta håligheten involverar en vattendroppe som exploderar utan att ytan brister.
Den oscillerande håligheten uppstår när droppen glider av tråden och snabbt sänks ned. Den genomgår en explosionsprocess i flera steg och börjar svänga innan den bryts upp i många små bubblor.
Ljudsignaler från mikrofonen avslöjade att de tre kavitetstyperna producerade olika akustiska eller ljudegenskaper.
"Vi kan särskilja olika akustiska signalegenskaper för varje typ av kavitet," sa Truscott. "Att dechiffrera ljudsignalerna kan leda till framtida tillämpningar, såsom akustisk avkänning av aerosolgenerering."
Referens:"Morphology of bubble dynamics and sound in heated oil" av Akihito Kiyama, Rafsan Rabbi, Zhao Pan, Som Dutta, John S. Allen och Tadd T. Truscott, 7 juni 2022, Physics of Fluids .
DOI:10.1063/5.0088065
