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为什么葡萄酒会从下部往杯子的上部走呢?

来源:中国物理学会 浏览 71 次 发布时间:2022-05-17

“酒泪”是在品尝葡萄酒时会出现的一种神奇现象,在摇晃红酒杯后,靠近液面处的杯壁上会出现一些像眼泪一样的“酒滴”,为什么葡萄酒会从下部往杯子的上部走呢?


其实水是一类很神奇的物质,他们吸收热量的能力非常强,同时还很容易聚集在一起生成小水滴,而我们常见的酒精似乎就很难聚集成酒滴。这是因为水分子由氢原子和氧原子组成,氧原子外表带负电的电子层非常的“圆鼓鼓”,如同棉花糖一样很容易被带正电的氢原子核吸引变形,这种作用力称之为“氢键”。氢键比一般的分子间作用力强很多,表现在水的表面张力上,就比酒精等其他常见液体要强很多了。

正是由于水的这种特殊性质,导致了水蒸发所需要的热量很高。相比之下,乙醇分子之间的束缚力就要弱很多。因此乙醇非常容易挥发的。而在酒的表面,乙醇分子的挥发使得酒的表面薄层乙醇含量较低,从而密度较高。


而水和乙醇的比例直接使得液体的表面张力发生了变化。液体的表面张力是由于表层的液体分子之间的作用力远大于液体-空气的吸引力所导致。而表层的水分子之间的吸引力使得水与空气的交界面具有收缩的吸力,这就表现为了液体的表面张力。

水由于强有力的氢键的存在,使得其表面张力极强。正是由于表面张力的存在,因此葡萄酒和杯壁交界处有一个薄薄的弯月面,它的存在加上表面乙醇的蒸发,使得此处水的占比较大,因此具有较大的表面张力。而酒内部的乙醇浓度较高,表面张力较小,因此与弯月面处形成了一个表面张力梯度,从而内部的酒逐渐向弯月面移动,弯月面处的酒逐渐变多,逐步形成一个个小酒滴。但当酒滴大到一定程度时,由于重力作用,它便会滴下来,这就是“酒泪”现象了。

这种由于表面张力差异而导致液体移动的现象就是马兰戈尼效应,马兰戈尼效应对于实际生产等都有一定影响。如在冶金行业,由于不同金属融化后表面张力具有差异,马兰戈尼效应会使得液态金属发生迁移,从而导致不同金属的分布发生不均。看似毫不相干的葡萄酒与冶金行业因为同一种物理现象而联系在了一起!