経験豊富な料理人は、湿った箸を差し込むとジュージューという音で食用油が適切な温度になったことを知ることができます。
湿らせた箸、熱い食用油の中の水滴は、複雑な泡のダイナミクスと音の特徴を明らかにします。
その名前が示すように、流体力学は、流体 (液体、気体、プラズマ) の力学とそれらにかかる力に関係する物理学の一分野です。流体静力学と流体力学の 2 つの研究分野に分けることができます。
多くの流体力学研究者は流体の流れを扱っていますが、最近、科学者チームはもう少し爆発的なものに注目しました:水滴または生地の滴が熱い油に当たるとどうなるでしょうか?
経験豊富な料理人は、熱した油に湿らせた箸を差し込むことで、食用油が揚げ物に適した温度に達したかどうかを判断できます。スティックに泡が発生し、それらが生成するジュージューという音で、鍋に食材を追加する時期を料理人に伝えることができます。
ジャーナル Physics of Fluids 、AIP Publishing、米国、カナダ、およびサウジアラビアの研究者は、水滴が加熱された食用油と接触したときに形成される泡を注意深く研究しました.研究者が熱い油に湿らせた箸を挿入すると、形成される泡の種類と数は、箸が吸収する水の量と箸の素材に依存することがわかりました.
高温の油に水滴が当たるとできる爆発空洞。クレジット:Tadd T. Truscott
彼らは、箸の先に水滴とバッターの滴を垂らして実験しました。水滴が高温の油に当たると爆発し、その水滴の表面に泡が発生しました。
食品を熱い油に入れるとどうなるかをさらに調査するために、研究者はモデルとして水で湿らせた小さな紙を使用しました。この場合の泡立ちの量と種類は、水の量と温度の両方に依存することがわかりました。彼らは、水が高温の油に接触すると、さまざまなタイプの蒸気空洞が高温の油に形成されることを観察しました.
これらの最初の実験は、可動ステージ上の架線から高温の油に水滴を追加できる設定を使用して、一連のより制御された研究につながりました。高速度カメラと高感度マイクを使用して、水滴が熱い油に衝突したときに形成される泡の形状と、泡がはじけるときに発生するジュージューという音に関する詳細なデータを収集しました。
水滴が高温の油に衝突したときに形成される爆発空洞のビデオ。クレジット:Tadd T. Truscott
「私たちの実験では、爆発キャビティ、細長いキャビティ、振動キャビティの 3 種類のバブル イベントが見つかりました」と、著者の Tadd Truscott 氏は述べています。
爆発空洞は、水滴が高温の油に入り、急激な温度上昇により微小爆発を起こすと形成され、表面を破裂させる可能性のある蒸気の泡を形成します。細長い空洞には、表面を破裂させることなく爆発する水滴が含まれます。
振動キャビティは、液滴がワイヤから滑り落ちてすぐに沈むときに発生します。多段階の爆発プロセスを経て振動し始め、多数の小さな泡に分裂します。
マイクからの音声信号は、3 つのキャビティ タイプが異なる音響特性、またはサウンド特性を生成することを明らかにしました。
「空洞のタイプごとに異なる音響信号特性を区別できます」と Truscott 氏は述べています。 「音響信号を解読することは、エアロゾル生成の音響センシングなど、将来のアプリケーションにつながる可能性があります。」
参照:「Morphology of bubble dynamics and sound in heat oil」木山明人、Rafsan Rabbi、Zhao Pan、Som Dutta、John S. Allen、Tadd T. Truscott、2022 年 6 月 7 日、Physics of Fluids .
DOI:10.1063/5.0088065
