維也納技術大學的科學家們回答了一個古老的問題：如何解釋所謂的“茶壺效應”？長期以來，“茶壺效應”一直在威脅著一塵不染的白色桌布：如果從茶壺中倒出液體的速度太慢，那麼液體的流動有時不會脫離茶壺，找到進入杯子的途徑，而是在茶壺的外部滴落下來。
這種現象已經被科學地研究了幾十年--近日，維也納技術大學的一個研究小組透過精心的理論分析和大量的實驗，成功地完整和詳細地描述了“茶壺效應”。不同力量的相互作用使極少量的液體直接停留在邊緣，而這足以在某些條件下改變液體的流向。
“茶壺效應”最早是由Markus Reiner在1956年描述的。Reiner於1913年在維也納技術大學獲得博士學位，然後移居美國，在那裡他成為流變學--流動行為科學的重要先驅。科學家們一次又一次地試圖精確地解釋這種效應。關於這一主題的工作在1999年被授予諷刺性的 “搞笑諾貝爾獎”。現在，關於茶壺效應的研究已經完成，因為它是在Reiner的母校--維也納技術大學，由流體力學和傳熱研究所講師、奧地利摩擦學卓越中心（AC2T研究有限公司）的關鍵科學家Bernhard Scheichl博士周圍的團隊與倫敦大學學院的數學系合作研究的。
Bernhard Scheichl說：“儘管這是一個非常常見的、看似簡單的效應，但要在流體力學的框架內準確解釋它是非常困難的。茶壺嘴底部的尖銳邊緣起著最重要的作用：一個水滴形成了，直接在邊緣下面的區域總是保持溼潤。這個水滴的大小取決於液體流出茶壺的速度。如果速度低於一個臨界閾值，這個水滴可以引導整個水流繞過邊緣，滴落在茶壺的外壁上。”
Bernhard Scheichl表示：“我們現在首次成功地從理論上解釋了這種水滴形成的原因，以及為什麼邊緣的底面總是保持溼潤。這背後的數學原理很複雜--它是慣性、粘性和毛細管力的相互作用。慣性力確保流體傾向於保持其原來的方向，而毛細管力則使流體在壺嘴減速。這些力的相互作用是茶壺效應的基礎。然而，毛細管力確保該效應只在壁和液體表面之間的一個非常具體的接觸角開始。這個角度越小，或者茶壺材料的親水性越強，液體從茶壺中分離的速度就越慢。”
有趣的是，相對於其他發生的力而言，重力的強度並沒有起到決定性的作用。重力只是決定了噴射的方向，但它的強度對茶壺效應沒有決定性作用。關於“茶壺效應”的理論計算由研究小組於2021年9月發表在《流體力學雜誌》上。現在研究人員還進行了實驗。水以不同的流速從一個傾斜的茶壺中倒出，並用高速攝像機進行拍攝。透過這種方式，可以準確地顯示出低於臨界澆注速度的邊緣溼潤是如何導致“茶壺效應”的，從而證實了該理論。
