テクノロジー「最期の一滴、水の消滅」

我々には人生で大きな悩みがありその1つの
調味料を最後の一滴まで使う為ボトルを傾け
まだかまだかとイライラしながら長時間待ち
人生の無駄な時間を過ごしてしまう事です

牛乳や料理油やシロップ容器を逆さにしても
最後の方が妙にしぶとく残り誰しも心の中で
ウガー！と叫んでる事でしょう！

この身近な現象を調べたのが米ブラウン大学
物理学者達なのです

学者達は容器内の内側に残る薄い液体の膜が
どれ位の時間で流れ落ちるのかを流体力学の
計算と実験で調べました

この研究の出発点は複数の研究者達が自身の
台所で起こった大事件がきっかけで調べ始め
この事を解決するため動き出したのです

ある研究者は祖母が瓶や容器の液体を最後の
一滴まで出そうとしてた姿を思い出して他の
研究者は洗った後の中華鍋にしぶと残る水を
すぐ全部落とせる方法が無いか悩んでました

そこで彼らが注目したのは表面に広がる薄い
液体の膜です

普通容器を傾けても液体が一気に全部落ちず
内側の壁面には薄く広がった液体が残ります

この薄膜が重力でゆっくり下に流れてくので
最後の一滴がなかなか落ちてこないのです

研究ではこのような液体の動きを流体力学の
基本法則を使って計算し薄い液体の膜が流れ
落ち切る迄にどれ位時間がかかるのか算出し
理論値で最初に計算しました

本番の実験は満タンに入った液体の容器から
完全にからっぽになった容器の重さを引いて
液体その物の重さを算出し液体の薄膜が残る
容器の重さを計って薄膜で残る液体の重さを
算出したのです

実験方法は容器を45度に傾け板の上に液体を
流し板の表面に薄膜で残る液体の重さ90％が
流れ落ちるまでの時間を測定してこの時間を
容器の中に残ってる液体の薄膜が完全に流れ
綺麗になったという状態という事にしました

こうする事で板の上で流れてる液体の動きが
止まると見えない容器の中の液体が全部流れ
完全にからっぽになった事が解ります

そして流れ落ちた液体の重さを測定し元々の
薄膜が残ってた液体の容器の重さを今の空の
容器と比較して満タン状態の液体の重さから
何％まで流しきれたか計りました

その結果はかなり分かり易くて粘気が少ない
水は数秒で容器の中から流れきり牛乳では約
30秒で90％が流れ落ちきったのです

一方オリーブオイルでは90％を回収するのに
9分以上かかって冷たいメープルシロップは
数時間かかる時もあると見積もられました

現実は容器から最後の一滴が出る迄の時間を
いつまでも待てる人はいないでしょう

それでもしっかりと使い切りたいならとても
長時間を辛抱強く待つ必要があるのです

研究者達はもう一つ調べた物があってそれは
中華鍋を洗ったあとの水切りです

ある研究者は鍋を拭き乾かすとこびり付きを
防ぐ油の層を落としてしまい錆の原因になり
なので別の方法を使ってました

それは最初に中の水を捨てその後少し待って
底に集まった水をもう一度再度捨てる方法で
この方法のポイントは待ち時間の短過ぎでは
内側に残る薄い水膜がまだ十分底へ集まらず
鍋の周りに付きっぱなし状態です

逆に長く放置し過ぎると水分が蒸発する間に
鍋が水に触れ続け錆びやすくなります

そこで研究者は流体力学を用い求める事にし
コンピューターシミュレーションで水の膜が
どう動くかを計算して再び水を捨てる最適な
待ち時間を見積もりました

その結果最適な待ち時間は約15分でした

研究者は普段1~2分程しか待たなかったので
この結果に驚いたと語ってます

経験的に行ってた二度捨ての方法は方向性が
正しかったですけど物理学的に見るともっと
辛抱強く待つ必要があった訳けです

今回の研究が面白いのは台所のちょっとした
面倒臭さがきちんと数式と実験で証明された
という事なのです

調味料の最後の一滴がなかなか出ない事とか
中華鍋の水切りにコツがある事とかどちらも
薄い液体の膜の流れが関わってました

もし明日の朝にパンケーキを食べる予定なら
残り少ないメープルシロップ瓶は前の晩から
逆さにしておいたほうが良いです

そんな半分冗談のような助言が今回は案外と
真面目な物理学の結論になってるのです