茶壶壶嘴论文

物理学家的蛋疼研究：怎样不洒不漏、优雅地倒茶？

大家都知道，用茶壶倒水的时候，水有时会贴着壶嘴流下来，滴到桌子上，特别糟心。凭借生活经验，我们知道选一个壶嘴...

大家都知道，用茶壶倒水的时候，水有时会贴着壶嘴流下来，滴到桌子上，特别糟心。

凭借生活经验，我们知道选一个壶嘴细长的壶，或者倒得快一点，就不容易把茶倒得到处都是了。但物理学家们怎么能放过这个话题呢？在谷歌学术搜索“teapot effect“，可以找到近三万篇论文，显然不是只有英国人在关心这个话题（雾

研究茶壶的先驱

最早研究这个课题并发表了论文的人，应该是哈佛大学的Joseph Keller。最初，物理学家们（凭直觉？）认为，茶水会顺着壶嘴流下来是因为表面张力，或者液体表面的附着力。但是在1957年，Joseph Keller 和同事Jean-Marc Vanden-Broeck 发表了一篇论文，将这个现象命名为“茶壶效应”（teapot effect），指出它和先前猜测的两个因素没什么关系，但和大气压强有关。1999年，他们因为这项研究获得了搞笑诺贝尔的物理学家。

（Joseph Keller 对茶壶是真爱，以下是他的茶壶收藏之三：

就算倒个茶

也要给出公式来！

在物理学上，茶壶效应可以解释为“流体倒出时附着在容器壁上的现象”。2009年，法国里昂大学的Cyril Duez 等人发表了一篇论文（Beating the Teapot Effect），讨论如何优雅地倒茶。他们总结出影响茶壶效应的几个因素：壶嘴的材料、壶嘴的形状、液体的流速、液体的润湿性（wettability）。

1

使用超疏水材料

这是一个万能的解决方案。只要你采用了超疏水材料，那么不管你怎么折腾，都能优雅地倒茶啦。

如图，上面两幅图是用亲水材料制成的茶壶倒茶时的样子，下面两幅图用的是超疏水材料。

（图片来自论文。）

论文中没有提这里用的具体是哪一种材料，我想给茶壶里外涂上一层不粘锅那种特氟龙涂层应该也是可以的，但那样似乎不太好看。

2

壶嘴要薄、半径要小

如果茶壶比较薄，壶嘴比较小，壶嘴边沿的角度就更锐利，倒茶的时候也更加优雅。这点也和生活经验相符，比如粤式餐厅常见的白胖子茶壶，特别容易把茶洒得满桌子都是……

很多玻璃茶壶会做出一个尖嘴，倒茶的时候更方便。用手冲壶泡茶似乎也不错。

3

手脚麻利些

有些人倒茶的时候，一看茶水淌下来了，赶紧放慢速度小心翼翼地倒，结果茶水淌得更厉害。其实这时候你应该加快速度，茶水反而不淌了。

比如这样！不信你试试！图片：马来西亚的拉茶大赛

论文中指出，存在一个阈值速度，一旦小于这个速度流体就会贴在容器壁上（此处超疏水材料仍然开挂）。阈值速度与流体的润湿性、液柱的曲率有关。

4

喝奶茶

润湿性指的是一种液体在一种固体上铺展的能力（或者说倾向）。超疏水材料前面说过了，那么茶这方面能做点什么？

论文里没有详细讨论这点，我自己设想了一下。同样大小的一滴液体滴到同样的材料上（比如陶瓷），茶水、果汁、黑咖啡会马上摊开，牛奶、奶茶的液滴会“厚”一些，蜂蜜、炼奶几乎可以形成一个半球。所以，根据生活经验猜测，在普通人会往茶壶里装的饮料当中，奶茶比较不容易淌下来。

实际上，论文团队在接受《每日邮报》的采访时提到，黄油就是一种天然疏水材料，所以奶茶比较不容易附着在茶壶上。（原话如此……然而奶茶里一般不加黄油的吧？）

大招！慎用！

最后，论文还提到的一个大招：有些材料可以用电来控制润湿性。

比如最后这张图，他们给茶壶覆盖了厚厚一层C型聚对二甲苯（帕里纶），再涂上一层疏水的含氟聚合物（AF1600）。在液体和容器之间加上电压，电压为0的时候，液体可以优雅地倒出来；加上300V的电压后，液体就会贴着茶壶流下去了。