撰文 | Skin

审校 | 阿娴

做饭时，把油倒在平底锅里，摇晃平底锅使薄薄的一层油铺平，这样加热时能防止粘锅，可能是很多做饭人的经验。

不过，有件事情可能会急死强迫症，那就是：为什么平底锅上的油总是铺不平啊？只要一加热，锅底的油就会自动溜到两边去，而这样也更容易让煎的食物粘锅。难道“平”底锅本身不是平的吗？

所以，这个问题到底是谁的“锅”？事实证明，它不仅是锅的“锅”，也是油的“锅”。

首先，有些平底锅并不“锅如其名”因为它们的底部并不真的是平的。有些锅用着用着，可能就会自动“弯了”。这是因为太薄的平底锅很有可能在温度的快速变化下变形，也就是在加热时膨胀。

为此，有些锅为了适应这种热膨胀，可能在本身设计的时候就保持了一个弯曲的形状，中间凸起一些。这个原理就和铁轨要保持一些缝隙是一样的，不然严重变形的锅可能无法立在炉灶上。而这种设计自带的弯曲，也可能会有两种形状，一种是同心圆，一种是纵向。

如果你想知道你家的锅的底部到底是不是平的，可以将等量的温水放在冷锅上，如果没有加热的情况下它也向两侧移动了，可能就说明锅底部就是弯的。不过有时，这种弯曲在厚底的平底锅中可能看不出来，或是做了特殊的设计。

不过，就算锅真的是平的，油还是会溜到锅边，因为在加热时，油本身也会往外跑。捷克科学院的研究者们就用一台高速摄像机记录下了葵花籽油在平底锅里升温时的变化。

原本未加热的油在锅里铺平，靠的是表面张力。由于锅中央的油加热得更快。而温度升高后，液体的表面张力会降低，所以锅里的油的表面张力就呈现为中间低、边缘高的梯度。边缘张力更强的油就会将中间的油往外拉。

中间的油越来越少，而研究就提出，当中间油的体积流量达到临界值时，油膜就会破裂。科学家甚至还算出了油的边缘“溜走”的速度，是 5.5 厘米 / 秒。

由于表面张力梯度导致的这种油的流动，叫做马兰戈尼效应，在温度条件下也被称为“热毛细对流”。

在许多生活场景中，我们都能见到马兰戈尼效应，比如著名的“酒泪”。在往杯子里倒了酒之后，酒的上方有一圈水滴不断落回酒中。根据马兰戈尼效应，酒通过毛细作用爬上酒杯内侧，酒精更快蒸发，这时，杯壁上的液体表面张力增加，而杯中的葡萄酒表面张力较低，更多的酒往杯壁上爬。但由于重力的作用，这些往上爬的酒又落回了杯中。有人说，“酒泪”越多的葡萄酒质量更高，但实际上酒精含量更高的酒，酒泪现象就更为明显。

你可以在桌面上铺一层薄薄的水，然后在中间滴一滴酒精，这时你就会发现，水会远离酒精，因为酒精浓度让液体产生了表面张力梯度。

除此之外，还有溅出来的咖啡形成的“咖啡渍环”。当我们把咖啡液体遗留在桌子上，等它变干后，它并不会形成一个纯色的褐色斑点，而是会变成边缘总有一个深色的外环。这是由于像咖啡这种充满细小固体颗粒的液滴留在桌面上时，内部和外缘的蒸发速度不同导致固体颗粒最终留在了“外环”上。像是红酒、茶也都能产生这样的现象。

虽然这个现象看起来无关痛痒，但如果这种现象出现在喷墨打印机或者水粉颜料上，可能就会产生较大的影响了，因此，研究者们也试图“控制”这些液滴里的粒子，让它们更听话，不要产生咖啡渍环的现象。

同样，“油铺不平”可能事小，但薄薄的液体在固体上流动的情况也可能出现在工业领域，因此研究它很有必要。研究者还提出了几个方案用来避免在做饭时粘锅。比如，使用“宽油”，也就是让油铺得厚一点。或者采用底部更厚，更能均匀受热的平底锅。另外，多加搅拌也能避免粘锅。

宽油胜利了！

参考资料：

• [1] Fedorchenko, A. I., and J. Hruby. “On formation of dry spots in heated liquid films.” Physics of Fluids 33.2 (2021): 023601.

• [2]https://www.pfannenprofis.com/en/pages/boden-nicht-plan-hohlwoelbung

• [3]https://gizmodo.com/the-mystery-about-the-coffee-ring-effect-continues-1785521172

• [4]https://cn.comsol.com/multiphysics/marangoni-effect?parent=modeling-conservation-mass-energy-momentum-0402-432-362

• [6]https://en.wikipedia.org/wiki/Coffee_ring_effect

本文来自微信公众号：把科学带回家 （ID：steamforkids），作者：万物