चायदानी प्रभाव

चायदानी प्रभाव, जिसे ड्रिब्लिंग के रूप में भी जाना जाता है। इस प्रकार द्रव गतिकी घटना है जो तब होती है जब कंटेनर से डाला जा रहा तरल चाप में बहने के अतिरिक्त टोंटी या पोत के शरीर से नीचे चला जाता है।

मार्कस रेनर ने सन्न 1956 में चायदानी प्रभाव शब्द बनाया था, जो तरल पदार्थ डालने के समय बर्तन के किनारे से टपकने की प्रवृत्ति का वर्णन करता है। इस प्रकार रेनर ने सन्न 1913 में टीयू वीन में अपनी पीएचडी प्राप्त की और रियोलॉजी के रूप में ज्ञात प्रवाह व्यवहार के अध्ययन के विकास में महत्वपूर्ण योगदान दिया था। सामान्यतः रेनर का मानना ​​था कि चायदानी के प्रभाव को बर्नौली के सिद्धांत द्वारा समझाया जा सकता है, जिसमें कहा गया है कि द्रव की गति में वृद्धि हमेशा इसके दबाव में कमी के साथ होती है। इस प्रकार जब चाय को चायदानी से डाला जाता है, तब तरल की गति बढ़ जाती है जिससे कि यह संकीर्ण टोंटी के माध्यम से बहती है और रेनर ने यह सोचा था कि दबाव में यह कमी तरल को बर्तन के किनारे नीचे गिराने का कारण बनती है।  चूँकि, सन्न 2021 के अध्ययन में इस घटना का प्राथमिक कारण जड़ता और केशिका क्रिया की परस्पर क्रिया में पाया गया है। अर्थात् अध्ययन में यह पाया गया है कि कंटेनर की दीवार और तरल सतह के मध्य का कोण जितना छोटा होता है, चायदानी का प्रभाव उतना ही धीमा होता है।

अनुसंधान
सन्न 1950 के आसपास, हाइफ़ा (इज़राइल) में तकनीशियन संस्थान और न्यूयॉर्क विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने इस प्रभाव को वैज्ञानिक रूप से समझाने की कोशिश की थी। वास्तव में, दो घटनाएं हैं जो इस प्रभाव में योगदान करती हैं और इसे समझाने के लिए बर्नौली समीकरण का उपयोग किया जाता है, दूसरी ओर तरल और टोंटी सामग्री के मध्य आसंजन भी महत्वपूर्ण होता है।

बरनौली की व्याख्या के अनुसार, बाहर डालते समय टोंटी के आंतरिक किनारे पर तरल को दबाया जाता है, जिससे कि अंत किनारे पर दबाव की स्थिति में अधिक परिवर्तन होता है। इस प्रकार आसपास का वायु दाब तरल को टोंटी की ओर धकेलता है। अतः उपयुक्त पॉट ज्योमेट्री (या पर्याप्त उच्च डालने की गति) की सहायता से यह टाला जा सकता है कि तरल टोंटी तक पहुँचता है और इस प्रकार चायदानी के प्रभाव को ट्रिगर करता है। सामान्यतः जलगतिकी के नियम (प्रवाह सिद्धांत) इस स्थिति का वर्णन करते हैं, अतः प्रासंगिक लोगों को निम्नलिखित खंडों में समझाया गया है।

चूंकि यह आसंजन भी भूमिका निभाता है और टोंटी की सामग्री या तरल के प्रकार (जल, शराब या तेल, उदाहरण के लिए) भी चायदानी प्रभाव की घटना के लिए प्रासंगिक होता है।

कोंडा प्रभाव का कभी-कभी इस संदर्भ में उल्लेख किया जाता है,   किन्तु यह संभवतः ही कभी वैज्ञानिक साहित्य में उद्धृत किया गया है और इसलिए ठीक से परिभाषित नहीं किया गया है। अतः प्रत्येक बार इसमें अनेक भिन्न-भिन्न घटनाएँ मिली-जुली लगती हैं।

निरंतरता समीकरण
जलगतिकी में प्रवाहित द्रवों के व्यवहार को प्रवाह रेखाओं द्वारा चित्रित किया जाता है। वह उसी दिशा में चलते हैं जिस दिशा में स्वयं प्रवाह होता है। यदि बहता हुआ तरल किनारे से टकराता है, तब प्रवाह छोटे अनुप्रस्थ काट में संकुचित हो जाता है। यह केवल तभी नहीं टूटता है, जब तरल कणों की प्रवाह दर स्थिर रहती है, यदि काल्पनिक अनुप्रस्थ काट (प्रवाह के लंबवत) पर स्थित होता है। तबी अनुप्रस्थ काट क्षेत्र के माध्यम से द्रव्यमान की उतनी ही मात्रा प्रवाहित होती है, जितनी दूसरे से प्रवाहित होती है। इस प्रकार कोई अब इससे निष्कर्ष निकाल सकता है, किन्तु वास्तविकता में यह भी देख सकता है कि प्रवाह बाधाओं पर तेज हो जाता है और स्ट्रीमलाइन बंडल हो जाती है। यह स्थिति अशांत प्रवाह के लिए निरंतरता समीकरण का वर्णन करती है।

बरनौली समीकरण
किन्तु यदि आप प्रवाह की गति को परिवर्तित करती हैं तब प्रवाह में दबाव की स्थिति का क्या होता है? वैज्ञानिक डेनियल बर्नोली ने 18वीं सदी की प्रारंभ में ही इस प्रश्न का उत्तर दिया था। इस प्रकार ऊपर वर्णित निरंतरता के विचारों के आधार पर, उन्होंने दबाव और गति की दो मात्राओं को जोड़ा है। सामान्यतः बर्नौली समीकरण का मुख्य कथन यह है कि तरल में दबाव गिरता है जहां वेग बढ़ता है (और इसके विपरीत) बर्नौली और वेंचुरी के अनुसार प्रवाह करता है।

प्रभाव
कैन टोंटी के किनारे पर प्रवाह में दबाव कम हो जाता है। चूँकि, प्रवाह के बाहर वायु का दबाव प्रत्येक स्थान समान होता है, इसलिए दबाव में अंतर होता है जो तरल को किनारे की ओर धकेलता है। इस प्रकार प्रयुक्त सामग्री के आधार पर, टोंटी के बाहर अब प्रवाह प्रक्रिया के समय गीला हो जाता है। इस बिंदु पर, अतिरिक्त उक्‍त तलों के मध्य बल उत्पन्न होते हैं। अतः तरल टोंटी के साथ संकीर्ण धारा के रूप में चलता है और जब तक यह नीचे से भिन्न नहीं हो जाता है।

अवांछित चायदानी प्रभाव केवल धीरे-धीरे और सावधानी से डालने पर होता है। तेजी से डालने पर, टोंटी से बिना टपके चाप में तरल बहता है, इसलिए इसे अपेक्षाकृत उच्च वेग दिया जाता है जिसके साथ तरल किनारे से दूर चला जाता है (इवेंजलिस्ता टोरिकेली बहिर्वाह वेग देखें)। इस प्रकार बर्नौली समीकरण से उत्पन्न दबाव अंतर प्रवाह को इस सीमा तक प्रभावित करने के लिए पर्याप्त नहीं होता है कि तरल टोंटी के किनारे के चारों ओर धकेल दिया जाता है।

चूंकि प्रवाह की स्थिति को गणितीय रूप से वर्णित किया जा सकता है, महत्वपूर्ण बहिर्वाह वेग भी परिभाषित किया गया है। यदि यह नीचे गिरता है, तब तरल बर्तन में बह जाता है, यह टपकता है। सैद्धांतिक रूप से, इस गति की गणना विशिष्ट कैन ज्यामिति, वर्तमान वायु दबाव और कैन के भरण स्तर, टोंटी सामग्री, तरल की चिपचिपाहट और डालने के कोण के लिए की जा सकती है। चूंकि, भरण स्तर के अतिरिक्त, अधिकांश प्रभावशाली चरों को परिवर्तित नहीं किया जा सकता है (कम से कम अभ्यास में पर्याप्त रूप से त्रुटिहीन नहीं), चायदानी प्रभाव से बचने का एकमात्र विधि सामान्यतः बर्तन के लिए उपयुक्त ज्यामिति का चयन करना होता है।

अन्य घटना गैस अणुओं (जल जेट पंपिंग प्रभाव) के प्रवेश के कारण टोंटी और तरल के जेट के मध्य वायु के दबाव में कमी होती है, जिससे कि विपरीत दिशा में वायु का दबाव तरल टोंटी पक्ष के जेट को धक्का देता है। चूंकि, सामान्यतः चाय डालते समय प्रचलित परिस्थितियों में, यह प्रभाव संभवतः ही दिखाई देता है।

परिणाम
अच्छे जग में, फैशन की परवाह किए बिना, आंसू-बंद किनारे (अर्थात् कोई गोल किनारा नहीं) के साथ टोंटी होती है, जिससे कि किनारे के चारों ओर दौड़ना अधिक कठिन होता है और भी महत्वपूर्ण - किनारे के पश्चात्, टोंटी को पहले ऊपर की ओर ले जाना चाहिए (इस बात की परवाह किए बिना कि जग किस स्थिति में है)। परिणाम स्वरुप, तरल डालने पर टोंटी के किनारे के चारों ओर जाने के पश्चात् तरल को ऊपर की ओर बहने के लिए मजबूर किया जाता है, किन्तु गुरुत्वाकर्षण द्वारा इसे रोका जाता है। इस प्रकार प्रवाह धीरे-धीरे डालने पर भी गीलापन का विरोध कर सकता है और तरल टोंटी के नीचे की ओर झुके हुए भाग और जग के शरीर तक नहीं पहुँचता है।

सामान्यतः दाईं ओर की छवि तीन जहाजों को खराब डालने वाले व्यवहार के साथ दिखाती देती है। यहां तक ​​कि क्षैतिज स्थिति में, जो मेज पर खड़ा है, स्पाउट्स के निचले किनारे ऊपर की ओर इशारा नहीं करते हैं। इस प्रकार पीछे विशेष प्रकार से गठित युक्तियों के परिणामस्वरूप अच्छी प्रवाह विशेषताओं वाले चार बर्तन होते हैं। यहाँ, टोंटी के निचले किनारे पर द्रव 45° से कम के कोण पर ऊपर उठता है। आंशिक रूप से, यह केवल तभी स्पष्ट हो जाता है जब कोई सामान्य अधिकतम भरण स्तर पर विचार करता है। उदाहरण के लिए, सबसे दाईं ओर का ग्लास कैफ़े, अपनी पतली गर्दन के कारण पहली नज़र में खराब पाउडर प्रतीत होता है। चूंकि, इस प्रकार के जहाजों को सामान्यतः फ्लास्क के गोल भाग के किनारे तक भरा जाता है, इसलिए क्षैतिज रूप से डालने पर गर्दन पर लाभप्रद वृद्धि प्राप्त होती है। इस प्रकार डालने पर तरल के लिए ऊपर की ओर कोण दाईं ओर दो निचले जग के साथ, टोंटी की उच्च स्थिति (अधिकतम भरने के स्तर से ऊपर) का तात्पर्य होता है कि डालने से पूर्व बर्तन को थोड़ा सा झुकाना पड़ता है, जिससे कि टोंटी को भी किनारे के पश्चात् सीधे ऊपर धकेला जा सकता है। ( गुरुत्वाकर्षण के विरुद्ध दर्शाता है।)

चायदानी के प्रभाव से बचने के लिए, बर्तन को कम भरा जा सकता है, जिससे कि प्रारंभ से ही बड़ा झुकाव कोण आवश्यक होता है। चूंकि, प्रभाव या आदर्श भरने का स्तर फिर से कैन की ज्यामिति पर निर्भर करता है।

चायदानी का प्रभाव बोतलों के साथ नहीं होता है, जिससे कि बोतल की पतली गर्दन डालने पर हमेशा ऊपर की ओर संकेत करती है। इसलिए धारा को अधिक ऊपर की ओर बहना होता है। इस प्रकार प्रयोगशाला में तरल रसायनों के लिए अधिकांशतः बोतल जैसे कंटेनरों का उपयोग किया जाता है। सामान्यतः टपकने से रोकने के लिए कुछ सामग्रियों का भी उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए कांच, जिसे सरलता से आकार दिया जा सकता है या यहां तक ​​​​कि सबसे तेज संभव किनारों को बनाने के लिए या टेफ्लॉन, उदाहरण के लिए, जो ऊपर वर्णित आसंजन प्रभाव को कम करता है।

यह भी देखें

 * आसंजन
 * कोंडा प्रभाव
 * स्टाल (द्रव गतिकी)
 * टोंटी (चायदानी)

अग्रिम पठन

 * , Alcock, Lindley & Bloore Ltd, https://web.archive.org/web/20230128230232/https://www.teaforum.org/viewtopic.php?t=1980, https://web.archive.org/web/20230128230443/https://cauldonceramics.com/products/re-engineered-ian-mcintyre-brown-betty-4-cup-teapot-with-infuser-in-rockingham-brown-by-cauldon-ceramics
 * (NB. Picture shows the anti-drip groove and pinhole underneath the spout of Melitta coffee pots (protected by Deutsches Reichspatent patents) model No. 301 for 1½ cups and model No. 304 for 4 cups, presumably manufactured in the 1920s or 1930s.)
 * (9 pages)
 * (4 pages)
 * (3 pages)
 * (44 pages)
 * (1+2+186+2 pages) (NB. The print run of this publication is limited to 1000 pieces.)
 * (1+195+1 pages) (NB. The print run of this publication is limited to 1000 pieces. The corresponding patent is Deutsches Reichspatent 476417.)
 * (2 pages)
 * 
 * (2 pages)
 * https://feldlilie.wordpress.com/2012/01/19/physikfrage-12485521/
 * https://www.stevenabbott.co.uk/practical-coatings/Teapot.php
 * https://thiru.de/pages/teekanne-tropft
 * https://www.kalkspatzforum.de/viewtopic.php?t=2417
 * https://teehaus-bachfischer.de/tropfenfaenger-fuer-teekannen, https://sterntee.de/navi.php?a=15902 drop catcher
 * (2 pages)
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