Пена на кофе (29 февраля 2008)

При размешивании кофе пена собирается в центре. Большая часть ее остается там же и после прекращения размешивания. Какие силы заставляют пену собираться и оставаться в центре?

Комментарии

Начинаем размешивать кофе. Это помогает кофе растворяться и образует пенную шапку на поверхности. Цвет пенки зависит от сортов кофе, но обычно она светло-кремовая. Пенка − это смесь воды, воздуха и кофе. Она не только украшает напиток, но и защищает кофе от испарения.

Если вы все-таки пересыпали порошка, то он прилипнет к шапке. Нет ничего плохого в том, что он будет плавать в чашке на поверхности. Для избавления от порошка размешайте кофе еще раз через пару минут.

Начнем с того, что пенка — это смесь воды, воздуха и кофе. Центростремительное ускорение, обеспечивающее вращение кофеинок вокруг оси, проходящей через центр чашки, возникает за счет разности давлений напитка у стенок чашки и около оси вращения. Эта разность давлений приводит также к образованию еще одного, так называемого вторичного потока, который и собирает кофеинки в центре чашки. Рассмотрим два горизонтальных слоя напитка − верхний и нижний.

В обоих слоях давление по мере удаления от центра увеличивается. Но в нижнем слое для обеспечения центростремительного ускорения необходима меньшая разность давлений, так как из-за трения о дно чашки кофе в этом слое не может вращаться так же быстро, как в верхнем. Таким образом, в обоих слоях существует разность давлений, но в верхнем слое она больше.

Любой малый объем напитка, находившийся первоначально у края верхнего слоя, не только вращается вокруг центральной оси, но под действием разности давлений у стенки чашки в верхнем и нижнем слоях опускается вдоль стенки ко дну. Одновременно возникает ток жидкости вверх вдоль центральной оси, который затем расходится по радиусу к краю верхнего слоя. Поэтому помимо вращения все время происходит перемещение кофеинок от края верхнего слоя к краю нижнего, оттуда к центру нижнего слоя, далее вверх к центру верхнего слоя и, наконец, к краю верхнего слоя. Кофеинки, лежащие на дне чашки, увлекаются этим вторичным потоком и собираются в центре чашки, откуда жидкость поднимается вверх. После прекращения размешивания пенка еще некоторое время, благодаря силам поверхностного натяжения, сохраняет свою форму.

Примечание:

  1. Кипяченая вода не содержит кислорода. Это, кстати, заметно по отсутствию пенной шапки. Вода без кислорода мертвая, невкусная.
  2. При ста градусах все ароматические вещества улетучиваются из кофе. Они улетучиваются и раньше, но при ста градусах безвозвратно исчезает защитная пенная шапка.
Спасибо. Все подробно расписано, только это больше касается чаинок в чае. А вот что касается пены на кофе, то на этот вопрос вы не ответили.
А для кофеинок данное объяснение не подходит, уважаемый rapid? В чем разница в плотностях чаинок и кофеинок? Принципиальной разницы нет. Чем же Вас не устраивает ответ? А то, что пенка удерживается силами поверхностного натяжения, в принципе верно.
Для самих кофеинок принцип подходит, но при этом они будут собираться в центре стакана внизу. Это если кофе вареный. А если растворимый, то кофеинок и не видно. Я же говорю о пене. В то время как жидкость движется согласно принципам, описанными Вами ранее, пена при размешивании находится в центре и практически статична. После прекращения размешивания, она там же и остается.

Так вот какие силы заставляют именно пену собираться и оставаться в центре? Именно пену, а не кофеинки.

По сути вопрос один. Почему пена стремится к центру, несмотря на вращение?
Поверхность жидкости представляет собой парабалоид вращения. Давление по краям больше чем в центре, сила инерции заставляет молекулы жидкости удаляться от центра (до установления равновесия), менее плотные тела (таковыми являются пузырьки) стремятся в противоположную сторону в результате взаимодействия с жидкостью, т.е. к центру.
Не совсем понятно, за счет каких сил менее плотные тела стремятся в противоположную сторону в результате взаимодействия с жидкостью? Разъясните, пожалуйста, более подробно.
Кофеинки собираются внизу, будучи тяжелее воды, а пена - вверху, она легче. В центр и то, и другое попадает благодаря помешиванию по кругу. Если не мешать кофе, пена распределится ровным слоем.

Интересно, почему пена вообще образуется в кофе, и такая густая...

Надоело разбираться?