Gravedad "clasificadora" y prensa francesa de café.

Question

He leído acerca de la Tierra de la clasificación de los diferentes tamaños de los granos de arena y tal. Las partículas más grandes se supone que la caída a través del agua más rápido. He visto demostrada antes y tener plena fe. Pero esta mañana, en el vaciado de mis prensa francesa jarra, yo estaba perplejo al ver que el mayor (menor) a los posos del café se había establecido, y siempre parecen asentarse (cada mañana) debajo de la más grueso (más grande) motivos. Así,

1. puede alguien me refresco en la gravedad del mecanismo de clasificación? Sé que tiene que ver con el aire o fluidos, resistencia de la superficie de la zona en relación con el volumen, pero estoy bastante oxidado en los detalles. ¿Cómo sería una cuenta para todas las posibles formas de partículas? O no acabamos de asumir perfecto esferas?

2. ¿Alguien más use una prensa francesa? Si es así, ¿ha notado similar? Si es así, ¿cómo encaja eso en esta imagen?

Answer 1

Esto me hizo ir a tomar un café, y también vi la clasificación. De hecho, me he pasado un poco demasiado mucho tiempo pensando acerca de la física de francés prensas (principalmente de cómo evitar la percolación de los avances y la velocidad de difusión del gusto de los compuestos de no esférica granos).

Un esférico de grano estará sujeto a la fuerza de gravedad/fuerza de flotabilidad de magnitud $$F_{g}=-gV(\rho_{grain}-\rho_{water})$$ and a drag force $$F_{drag}=6\pi\eta r v$$ (Stokes drag for sphere). That gives a terminal velocity $$v=\frac{gV(\rho_{grano}-\rho_{agua})}{6\pi\eta r} = \frac{2 g r^2 (\rho_{grano}-\rho_{agua})}{9\eta} .$$ Notice how it scales as $\propto r^2$: las partículas más grandes caen o flotar más rápido.

En el caso del café hay una floración como el aire (y CO$_2$ de tostación) en el interior de los granos se expande, y esto hace que los granos más grandes extra rápido a la altura, ya que aumenta su radio efectivo. Revolviendo con una cuchara después de la adición de sólo un poco de agua reduce este efecto, pero no va a dejar a la ordenación.

Planta formas probabilidades de tener sólo efectos menores: este es un análisis cualitativo, después de todo.

Answer 2

Usted está en lo correcto que, intuitivamente, se podría esperar que las partículas más pesadas se asientan más rápido. Eso es sólo el caso, sin embargo, si no hay ningún otro agitación de los granos. En granular de convección, por ejemplo, uno puede observar que las partículas más grandes se mueven a la parte superior (el "efecto de la nuez de Brasil"), bajo agitación. La forma más sencilla de verlo es pensar que las partículas más grandes que rebote y salir de los espacios que las partículas más pequeñas pueden caer. Las partículas más pequeñas de moverse y dejar espacios, pero estos espacios no son lo suficientemente grandes para que las partículas más grandes para obtener a través de.

El movimiento de los motivos en una prensa francesa puede ser complicado por el flujo inicial de la agua caliente (tanto de vertido y agitación), desde térmica de los flujos convectivos en el café se enfría ligeramente en la parte superior, y por la agitación de las de café por la pantalla durante la prensa.

Sería interesante hacer algunos experimentos para caracterizar el monto real de la clasificación de los granos, y algunos modelos de los flujos y sus efectos en la clasificación.