你是咖啡爱好者吗？如果你是，你的桌子、地板、书页和衣服上可能都会刻有你“对咖啡的热爱”的纪念品……是的，我说的是每个咖啡爱好者都害怕的东西——咖啡渍！

现在，仔细看看其中一个。你会注意到咖啡渍并没有真正变成深褐色斑点。相反，它们往往会留下淡淡的棕色，周围是薄薄的深色边缘。

那么，你有没有想过为什么污渍会这样分布？

咖啡：生活问题的解决方案？

一杯基本的咖啡是通过将磨碎的咖啡豆与热水混合制成的。一杯咖啡是解决一天压力的完美方案。

咖啡由溶解和未溶解的油组成，还有相当数量的大颗粒漂浮在周围。 因此，可以将咖啡看做是悬浮液，甚至是胶体也是ok的。

咖啡环效应

当你不小心将咖啡弄洒时，最初，里面的悬浮颗粒是或多或少均匀地分布在溅出的咖啡滴中的。

然而，随着咖啡逐渐变干，这些微小的颗粒和着色剂开始沿着边缘积聚，在污渍周围形成一个环。科学家们把这种现象称为咖啡环效应。

但是是什么迫使这些粒子走到了边缘呢？

咖啡斑的科学：内聚力、粘附力和表面张力

像咖啡这样的液体分子非常粘稠。他们总是试图紧紧地挤在其他咖啡分子周围。这种相似分子粘在一起的趋势称为内聚力。

由于内聚力，液体表面的分子被本体中的分子强烈地拉向内部。

表面分子所经历的这种强张力就是我们所说的表面张力。表面张力使液体表面收缩并沉降在其具有最小表面积的状态。而以最小表面积提供最佳排列的形状是球体。

因此，内聚力总是倾向于使液滴保持球形！

然而，我们从未见过一滴完美的球形咖啡随意地留在桌子上。为什么？因为液体分子不仅相互吸引，而且还被表面的分子吸引。不同种类分子之间的这种吸引力称为粘附。

与内聚力相反，粘附力会使液滴变平。

根据内聚力和粘附力的强度以及表面的性质，斑点可能更接近球体或薄而扁平的混乱状态。理想情况下，水滴最终会介于两者之间……球形圆顶的扁平状。

一旦达到稳定状态，液滴就会非常努力地维持它。

液滴干燥过程会发生什么？

当一滴咖啡掉在物体表面上时，会发生一些有趣的事情。液滴的边缘附着或“固定”到表面的凹槽上。这种“边缘钉扎”对于咖啡环效应的发生至关重要。

一旦固定，液滴的边缘就不会移动，液体开始通过蒸发和被吸收而变干。然而，蒸发速率并非均匀分布于整个表面。

研究表明，在液体与空气和固体平面接触的边缘，蒸发速率更大。

由于水滴中心较厚，边缘蒸发较大，随着干燥的进行，水滴最终看起来像这样：

然而，如前所述，液滴对它们的形状真的很挑剔。一旦他们的扁平圆顶形状受到干扰，他们就会试图回到稳定的阵型。为了实现这一点，来自中心的流体会冲出到边缘并重新填充干燥区域。

这种补充过程在整个干燥过程中会持续进行。

因此，在干燥时，水滴的外边界保持固定，但它会变得越来越平坦。

那么……咖啡颗粒呢？

随着流体不断向外流动，咖啡颗粒也会沿着固定边缘被冲上来。然后咖啡颗粒沿着边缘紧紧地堆积起来。

因此，当全部液体蒸发时，剩下的只是一堆堆积在边界上的深棕色咖啡颗粒。这就是我们观察到的咖啡渍的变暗边缘。

一些污渍斑驳

并非所有的咖啡渍最终都会形成一个完美的深色环。有些污渍在它们周围有一个微妙的边界，而另一些则最终会变成一团糟。

正如我们前面所说，根据内聚力和粘附力，液滴的形状会有所不同，反过来，向外的流动也会有所不同。这会影响粒子的沉积，所以有时我们会得到补丁而不是环。

结论

除咖啡外，咖啡环效应在许多其他流体中也占主导地位。在涂料、油漆制造和印刷等领域，消除或避免这种影响是必要的，在这些领域，颜色的均匀沉积是必不可少的。

研究表明，表面活性剂的存在，如肥皂和椭圆形颗粒，可以减轻这种影响。该领域的研究仍在持续深入中。

现在，你了解咖啡渍背后的科学知识，因此下次当你在科学作业中不小心洒了咖啡时，请尝试通过展示你对咖啡环效应的知识来转移老师的愤怒！嗯，课后可以再来一杯咖啡压压惊^_^！