茶葉悖論

茶葉悖論

茶葉悖論描述的現象是茶葉在茶杯中的茶當被攪動後,茶葉回遊到杯底的中央,而非預想的在螺線型離心力作用下被推動到杯底的邊緣。最初的解釋來自於阿爾伯特·愛因斯坦1926年一篇用於解釋河岸侵蝕問題(拜爾定律)的論文。

解釋

茶葉悖論茶葉悖論

攪動液體使其在杯中鏇轉,產生向外的離心力。

然而,靠近底部外側的液體由於於杯壁的摩擦減慢鏇轉,那裡的離心力減弱從而使得壓差對水流的作用大於離心力。這就是被稱為邊界層或更確切為埃克曼層。

由於離心力,沿邊緣的作用力大於中間。如果全部的液體作為一個固體鏇轉,內部的向心力與外部(向心力)與轉速關聯,所以就沒有向內或向外的運動。

在一個茶杯中,鏇轉在底部較慢,壓力坡度產生並隨之產生沿底度的向內的波流。向上一些,液體流向外側。這個第二波流沿底部向內流從而把邊緣外部的茶葉聚集到中央。由於茶葉的重量無法上升,所以它們停留在底部中心。結合第一鏇轉波流的作用,這些茶葉將沿底部向內螺鏇。

套用

這個現象已經被用於一項從血漿中分離紅細胞的新技術,並用於對大氣壓力系統的理解。

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