撰文 | Skin
審校 | 阿嫻
做飯時(shí)，把油倒在平底鍋里，搖晃平底鍋使薄薄的一層油鋪平，這樣加熱時(shí)能防止粘鍋，可能是很多做飯人的經(jīng)驗(yàn)。
不過(guò)，有件事情可能會(huì)急死強(qiáng)迫癥，那就是：為什么平底鍋上的油總是鋪不平啊？只要一加熱，鍋底的油就會(huì)自動(dòng)溜到兩邊去，而這樣也更容易讓煎的食物粘鍋。難道“平”底鍋本身不是平的嗎？
所以，這個(gè)問(wèn)題到底是誰(shuí)的“鍋”？事實(shí)證明，它不僅是鍋的“鍋”，也是油的“鍋”。
首先，有些平底鍋并不“鍋如其名”因?yàn)樗鼈兊牡撞坎⒉徽娴氖瞧降?。有些鍋用著用著，可能就?huì)自動(dòng)“彎了”。這是因?yàn)樘〉钠降族伜苡锌赡茉跍囟鹊目焖僮兓伦冃?，也就是在加熱時(shí)膨脹。
為此，有些鍋為了適應(yīng)這種熱膨脹，可能在本身設(shè)計(jì)的時(shí)候就保持了一個(gè)彎曲的形狀，中間凸起一些。這個(gè)原理就和鐵軌要保持一些縫隙是一樣的，不然嚴(yán)重變形的鍋可能無(wú)法立在爐灶上。而這種設(shè)計(jì)自帶的彎曲，也可能會(huì)有兩種形狀，一種是同心圓，一種是縱向。
如果你想知道你家的鍋的底部到底是不是平的，可以將等量的溫水放在冷鍋上，如果沒(méi)有加熱的情況下它也向兩側(cè)移動(dòng)了，可能就說(shuō)明鍋底部就是彎的。不過(guò)有時(shí)，這種彎曲在厚底的平底鍋中可能看不出來(lái)，或是做了特殊的設(shè)計(jì)。
不過(guò)，就算鍋真的是平的，油還是會(huì)溜到鍋邊，因?yàn)樵诩訜釙r(shí)，油本身也會(huì)往外跑。捷克科學(xué)院的研究者們就用一臺(tái)高速攝像機(jī)記錄下了葵花籽油在平底鍋里升溫時(shí)的變化。
原本未加熱的油在鍋里鋪平，靠的是表面張力。由于鍋中央的油加熱得更快。而溫度升高后，液體的表面張力會(huì)降低，所以鍋里的油的表面張力就呈現(xiàn)為中間低、邊緣高的梯度。邊緣張力更強(qiáng)的油就會(huì)將中間的油往外拉。
中間的油越來(lái)越少，而研究就提出，當(dāng)中間油的體積流量達(dá)到臨界值時(shí)，油膜就會(huì)破裂?？茖W(xué)家甚至還算出了油的邊緣“溜走”的速度，是 5.5 厘米 / 秒。
由于表面張力梯度導(dǎo)致的這種油的流動(dòng)，叫做馬蘭戈尼效應(yīng)，在溫度條件下也被稱(chēng)為“熱毛細(xì)對(duì)流”。
在許多生活場(chǎng)景中，我們都能見(jiàn)到馬蘭戈尼效應(yīng)，比如著名的“酒淚”。在往杯子里倒了酒之后，酒的上方有一圈水滴不斷落回酒中。根據(jù)馬蘭戈尼效應(yīng)，酒通過(guò)毛細(xì)作用爬上酒杯內(nèi)側(cè)，酒精更快蒸發(fā)，這時(shí)，杯壁上的液體表面張力增加，而杯中的葡萄酒表面張力較低，更多的酒往杯壁上爬。但由于重力的作用，這些往上爬的酒又落回了杯中。有人說(shuō)，“酒淚”越多的葡萄酒質(zhì)量更高，但實(shí)際上酒精含量更高的酒，酒淚現(xiàn)象就更為明顯。
你可以在桌面上鋪一層薄薄的水，然后在中間滴一滴酒精，這時(shí)你就會(huì)發(fā)現(xiàn)，水會(huì)遠(yuǎn)離酒精，因?yàn)榫凭珴舛茸屢后w產(chǎn)生了表面張力梯度。
除此之外，還有濺出來(lái)的咖啡形成的“咖啡漬環(huán)”。當(dāng)我們把咖啡液體遺留在桌子上，等它變干后，它并不會(huì)形成一個(gè)純色的褐色斑點(diǎn)，而是會(huì)變成邊緣總有一個(gè)深色的外環(huán)。這是由于像咖啡這種充滿細(xì)小固體顆粒的液滴留在桌面上時(shí)，內(nèi)部和外緣的蒸發(fā)速度不同導(dǎo)致固體顆粒最終留在了“外環(huán)”上。像是紅酒、茶也都能產(chǎn)生這樣的現(xiàn)象。
雖然這個(gè)現(xiàn)象看起來(lái)無(wú)關(guān)痛癢，但如果這種現(xiàn)象出現(xiàn)在噴墨打印機(jī)或者水粉顏料上，可能就會(huì)產(chǎn)生較大的影響了，因此，研究者們也試圖“控制”這些液滴里的粒子，讓它們更聽(tīng)話，不要產(chǎn)生咖啡漬環(huán)的現(xiàn)象。
同樣，“油鋪不平”可能事小，但薄薄的液體在固體上流動(dòng)的情況也可能出現(xiàn)在工業(yè)領(lǐng)域，因此研究它很有必要。研究者還提出了幾個(gè)方案用來(lái)避免在做飯時(shí)粘鍋。比如，使用“寬油”，也就是讓油鋪得厚一點(diǎn)?；蛘卟捎玫撞扛?，更能均勻受熱的平底鍋。另外，多加攪拌也能避免粘鍋。
寬油勝利了！
參考資料：
[1] Fedorchenko, A. I., and J. Hruby. "On formation of dry spots in heated liquid films." Physics of Fluids 33.2 (2021): 023601.
[2]https://www.pfannenprofis.com/en/pages/boden-nicht-plan-hohlwoelbung
[3]https://gizmodo.com/the-mystery-about-the-coffee-ring-effect-continues-1785521172
[4]https://cn.comsol.com/multiphysics/marangoni-effect?parent=modeling-conservation-mass-energy-momentum-0402-432-362
[6]https://en.wikipedia.org/wiki/Coffee_ring_effect
本文來(lái)自微信公眾號(hào)：把科學(xué)帶回家 （ID：steamforkids），作者：萬(wàn)物
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