正文

小小茶叶,谁主沉浮(11)

再冷门的问题也有最热闹的答案 作者:科学松鼠会和它的朋友们


反方:云无心

这个问题的核心在于“为什么浮着的茶叶咬一下就沉了”,而不是“茶叶为什么会沉”。茶叶在水中的浮沉现象比一般固体颗粒分散复杂的地方,在于它的结构在水里会发生变化。对此可以列出的影响因素很多,我们要做的不是列出“可能的影响因素”,而是要比较分析哪种因素是最关键的。“茶叶的浮沉取决于茶叶整体的密度”当然毫无问题。这里的“整体密度”得是指茶叶及其周围与它紧密联系的那些物质(包括空气甚至吸附的水)的平均密度。茶叶在水中要吸水,最后下沉,但是吸水快慢会受到茶叶表面结构的影响。像白毫银针那些容易浮的茶叶,那层“毫”实际上也阻碍了水与茶叶的细胞接触。而像“边茶”那样用老茶叶做出来的,很容易就自己下沉了。凭肉眼也可以看出,容易浮的茶叶往往都是很嫩的“白毫银针”、“绿芽”等带着“纤毛”的品种。

至于加工破坏表面结构,并不是问题的关键。这不是一个“是”与“不是”的问题,而是一个“程度”的问题。即使用肉眼,也可以看出容易浮的茶叶往往有“纤毛”存在。从茶叶表面的电镜图片判断不出能否附着气体,只能看出它是否具有“超疏水结构”,而且,电镜图片中所看的茶叶是不是能浮的茶叶种类还不确定。固体表面能否有气体的直接因素,不是超微结构而是接触角。像荷叶结构那样极端的情况,是接触角异常大,附着气体能力更高,而不是说只有那样的结构才能附着气体。茶叶上的纤毛结构有助于增大接触角,只要接触角足够大就可以使得其附着气体能力足够强。关于接触角和水中的固体表面的气泡,文献(A.M.Gaudin,Flotation,2Ed.,McGrawHillBookCo.,1957)里有深入分析,不过我也没有原始论文,而只有对该文的转述。

正反方在关于杯中水的密度梯度的分析都很不严谨。一杯茶有三种不同的散热表面:底部通过杯底对桌子传热,周围通过杯壁与空气散热,杯子上方与空气对流传热还有蒸发散热,没有具体的传热参数无法断定杯子内的温度分布。实际上温度的影响比几个答案中提到的都还要复杂,不过它的重要程度不是那么高。

应该说,这个问题的几个回答都很深入。我并不认为Lewind的回答就很完备和准确,但是他分析到了问题的关键。疏水、纤毛、荷叶结构等不是截然不同的范畴,而是同一范畴之内侧重点不同的概念。hbchendl的分析也没有什么大的错,但结论不是最关键的。

尾声:

这回hbchendl只得了四分之一的奖,因为是与反方Lewind分享,而且他还得再分一半给正方的八爪鱼,所以只剩下四分之一了。

事实上,关于茶叶的争论仍然没有一个定论。当然,科学之所以成为科学,就是它允许任何结论被证伪和推翻。

Dr.Who已经悄悄离开辩论赛,你们继续,我回去倒杯茶,至于那种咬一口再吐回去的恶心事儿,我才不干呢!


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