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¿Alguna vez te has preguntado por qué llora tu vino? Culpa a las ondas de choque.
Durante siglos, los científicos han reflexionado sobre las lágrimas que se forman en las copas de vino. Ahora creen que saben cómo sucede. 18 de octubre de 2019
Mano sosteniendo una copa de vino tinto Boca Bertrand | Unsplash
Los lectores que de vez en cuando contemplan el fondo de una copa de vino seguramente estarán familiarizados con uno de los mayores misterios del universo. Esta es la observación centenaria de que el vino a veces puede subir por la superficie de una copa y luego formar lágrimas a medida que vuelve a gotear. ¿Cómo?
Hoy, el enigma se resuelve, al menos en parte, gracias al trabajo de Yonatan Dukler y sus colegas de la Universidad de California, Los Ángeles. Estos chicos han dedicado desinteresadamente su investigación a este fenómeno y dicen que han encontrado una respuesta.
Comencemos llenando nuestras copas: una pequeña cantidad de vino con alto contenido de alcohol en una copa de martini. Observe cómo se dibuja una capa delgada en la superficie del vidrio sobre el cuerpo principal del líquido.
Este efecto es bien entendido, ya que comprensiblemente atrajo a algunas de las mentes más grandes de la física. El científico estadounidense Willard Gibbs publicó un tratamiento teórico completo en 1875.
Esto se basó, al menos en parte, en el trabajo de 20 años antes de James Thomson, el hermano de Lord Kelvin. Thomson descubrió que el efecto se produce porque el vino es una mezcla de agua y etanol, siendo el agua la que tiene mayor tensión superficial.
El vino se elabora inicialmente en la superficie de la copa por acción capilar. Esto ocurre cuando la tensión superficial empuja la superficie de un líquido hacia arriba por las paredes verticales de un recipiente de vidrio.
En una copa de vino, esta fina capa comienza a evaporarse inmediatamente, y el alcohol se evapora más rápido que el agua. Como resultado, la capa se vuelve menos alcohólica y la mayor concentración de agua conduce a una tensión superficial mayor que la del cuerpo principal del vino en la copa.
Esta diferencia en la tensión superficial es importante. Crea una fuerza que hace subir más vino por las paredes de la copa. Y esto conduce a un flujo constante de líquido por el vaso, impulsado por la evaporación del alcohol.
Todo esto se entiende bien: se conoce como el efecto Marangoni, en honor al físico italiano que lo estudió en la década de 1860.
Sin embargo, hay otra fuerza involucrada: la gravedad, que empuja el líquido hacia abajo nuevamente. Cuando esto sucede, el vino forma las famosas lágrimas que ruedan por el interior de la copa.
El enigma sobresaliente es por qué el vino forma lágrimas que fluyen hacia abajo y no algún otro tipo de flujo. Es este problema el que Dukler y compañía han abordado, utilizando un modelo teórico integral y una gran cantidad de trabajo experimental. Han observado la formación de lágrimas de una manera que nunca antes se había descrito.
El nuevo trabajo se basa en la teoría de las ondas de choque. Una onda de choque es una perturbación que forma un límite definido en las propiedades del líquido. Las ondas de choque generalmente son impulsadas por perturbaciones que viajan más rápido que el sonido en el fluido, como un chorro supersónico. La onda continúa mientras la perturbación permanece supersónica.
Pero las ondas de choque pueden formarse cuando las perturbaciones no son supersónicas, por ejemplo, cuando la evaporación provoca el flujo de fluidos. Estas ondas se conocen como choques de baja compresión. Son estos en los que se centran Dukler y compañía.
Señalan que las teorías basadas en el trabajo de Gibbs sugieren que el vino debería adoptar la forma de un dedo a medida que sube por la copa. Argumentamos que las lágrimas de vino reales, que se escurren por la copa, en contraste con la conocida inestabilidad de digitación de los frentes impulsados, que viajan en la misma dirección del frente, surgen de la inestabilidad de un choque de baja compresión inversa, dicen.
Y sus experimentos parecen respaldar esto. Colocan un trago de oporto con un grado alcohólico del 18% en una copa de martini con los lados en un ángulo del 65%. Para facilitar las observaciones, giran el puerto para cubrir previamente el vidrio con líquido. Entonces las lágrimas se forman fácilmente.
Estas lágrimas demuestran claramente las propiedades de las olas que predice el modelo del equipo. Ilustramos la existencia de choques de baja compresión no clásicos por primera vez en el contexto de lágrimas de vino, dicen Dukler y compañía. Argumentamos que, en el caso de un vidrio pre-revestido, las famosas 'lágrimas de vino' surgen de un choque inverso de baja compresión que se origina en el menisco.
Es un trabajo interesante que muchos lectores querrán celebrar con algunas investigaciones propias.
Sin embargo, deja varias preguntas sin respuesta. La forma en que Dukler y sus colegas recubren previamente el vidrio es importante, porque crea una capa sobre la cual puede fluir otra capa de líquido. El efecto Marangoni es fácil de crear en estas circunstancias.
Pero deja abierta la cuestión de cómo surgen las lágrimas en un vidrio sin recubrimiento.
Lo que significa que hay mucho más trabajo por hacer. Manos a la obra, ¡salud!
Ref: arxiv.org/abs/1909.09898 : Una teoría de los choques de baja compresión en Tears of Wine