Wenn Sie schon einmal eine großzügige Prise Salz in das Wasser Ihrer Nudelpfanne geschüttet haben, um es aromatischer zu machen oder es schneller kochen zu lassen, ist wahrscheinlich ein weißlicher Ring aus Ablagerungen in der Pfanne entstanden.
Eine Gruppe von Wissenschaftlern der Universität Twente in den Niederlanden und des französischen Nationalinstituts für Landwirtschaft, Ernährung und Umwelt (INRAE) fragte sich, inspiriert von dieser Beobachtung während eines Abends mit Brettspielen und Nudelessen, was nötig wäre, um das zu schaffen Schönster Salzring im Inneren der Nudelpfanne: Müssen Sie kleine oder große Salzkörner hineinwerfen? In welcher Menge und wie schnell? Befindet sich in der Pfanne eine optimale Wassermenge?
In Physik der FlüssigkeitenVon AIP Publishing berichtet die Gruppe über ihre Erkenntnisse darüber, was die Entstehung dieser eigenartigen Salzpartikelwolkenablagerungen verursacht. Ihr Experiment ist einfach durchzuführen, leicht reproduzierbar und kostengünstig.
„Am Ende unserer Mahlzeit hatten wir ein Versuchsprotokoll entworfen und eine Reihe von Experimenten aufgeschrieben, die wir auf dem kleinen Whiteboard meines jüngsten Sohnes ausprobieren wollten“, sagte Mathieu Souzy. „Es war ein großartiges Gesamterlebnis, denn wir erkannten bald, dass sich hinter unserer einfachen Beobachtung des täglichen Lebens eine Vielzahl physikalischer Mechanismen verbirgt!“
Was passiert also wirklich in der Pfanne? Wenn ein einzelnes Partikel in einen Wassertank freigesetzt wird, setzt es sich aufgrund der Schwerkraft am Boden ab und erzeugt einen kleinen Wirbelschleppen, der den Wasserfluss um es herum stört.
„Wenn eine große Anzahl von Partikeln gleichzeitig freigesetzt wird, erfahren benachbarte Partikel diese Strömungsstörung, die von allen umgebenden Partikeln erzeugt wird“, sagte Souzy. „Dadurch werden sedimentierende (fallende) Partikel zunehmend horizontal verschoben, was zu einer sich ausdehnenden kreisförmigen Verteilung der Partikel führt.“
Wenn Partikel schnell den Boden erreichen, bilden sie eine kreisförmige Ablagerung, und das im Kielwasser der Partikelwolke mitgerissene Wasser drückt die Partikel weiter radial weg. Dadurch entsteht ein sauberer zentraler Verarmungsbereich.
Wenn Partikel jedoch aus größerer Höhe freigesetzt werden, sedimentieren (fallen) sie länger und die Partikelwolke dehnt sich radial aus – bis zwischen den Partikeln ein ausreichend großer Raum vorhanden ist, sodass die durch ihre sedimentierenden/fallenden Mitpartikel verursachten Strömungsstörungen auftreten können vernachlässigbar und die Partikel sind nicht mehr nahe genug, um eine „Wolke“ zu bilden. Anschließend regnen die Partikel praktisch nach unten und bilden eine homogene kreisförmige Ablagerung.
„Dies sind die wichtigsten physikalischen Bestandteile, und trotz seiner scheinbaren Einfachheit umfasst dieses Phänomen ein breites Spektrum physikalischer Konzepte wie Sedimentation, nichtkriechende Strömung, weiträumige Wechselwirkungen zwischen mehreren Körpern und Wirbelstrommitnahme“, sagte Souzy. „Noch interessanter wird es, wenn man erkennt, dass größere Partikel stärker radial verschoben sind als kleine, was bedeutet, dass man Partikel einfach nach Größe sortieren kann, indem man sie in einen Wassertank fallen lässt!“
Und ja, Souzy kann „fast jedes Mal, wenn er kocht, sehr schöne Salzringe herstellen“, wenn er jetzt kocht.
