Att laga mat i en stekpanna med olja kan snabbt bli farligt om "explosiva" heta oljedroppar hoppar ur pannan, leder till smärtsamma brännskador. Men dessa droppar kan göra något ännu mer skadligt:​​att bidra till luftföroreningar inomhus.

En grupp forskare från Texas Tech University och Utah State University som utforskar dessa "explosiva droppar" kommer att presentera sitt arbete för att avslöja vätskedynamiken bakom detta fenomen under det 70:e årliga mötet i American Physical Society's Division of Fluid Dynamics, hålls 19-21 november, 2017, i Denver, Colorado.

"Vi har upptäckt att ett mycket stort antal små oljedroppar släpps när ens en enda, liten droppe vatten kommer i kontakt med het olja, "sa Jeremy Marston, en biträdande professor vid Texas Tech University.

För att köra modellexperiment av den explosiva dynamiken, laget började med ett tunt lager olja - raps, jordnöt eller sojaböna — och mätte temperaturen med ett termoelement. "Sedan, vi injicerar en liten droppe vatten och spelar in händelsen med en höghastighetsvideokamera, "Marston sa." De resulterande fenomenen är dramatiska - du kan se det explosiva släppet när vattnet, fångad under oljan, förångas helt plötsligt. Detta får oljefilmen att gå sönder och skickar oljedroppar som flyger. "

Laga några vanliga livsmedel, som ett kycklingbröst, omfattar en betydande mängd inneslutet vatten. Ju högre vattenhalt, desto större antal av dessa explosiva dropphändelser, vilket innebär att ännu fler oljedroppar kommer att skickas flygande.

"Vår forskning kan vara särskilt relevant för kinesiska matlagningsmetoder där vatten läggs till varma wokar, "Sa Marston.

Bland deras mer överraskande fynd, enligt Marston, är att släppta oljedroppar kan vara submikronstora, vilket gör dem potentiellt farliga eftersom de kan inandas. Gruppen utvärderar för närvarande den verkliga storleksfördelningen av oljedroppar som släpps ut och hur långt in i den omgivande miljön de kan nå med eller utan ordentlig ventilation.

"Det är känt att miljontals dödsfall världen över inträffar på grund av luftföroreningar inomhus, men vi vet inte ännu hur mycket matlagning i dåligt ventilerade kök bidrar till det, "Marston sa." Vi planerar att göra en detaljerad studie för att kvantifiera hur stor inverkan köksbaserade aerosoler har på luftföroreningar inomhus. I sista hand, Vi hoppas att vår forskning kan vägleda konstruktioner för förbättrade ventilationssystem för att ta bort dessa ultrafina aerosoler. "

Marston och hans grupp fokuserar på mer detaljerad bildbehandling med höghastighetsvideo. "För att utforska den grundläggande vetenskapen, vi kommer att utföra tredimensionell volymetrisk avbildning och termisk avbildning för att bedöma spridningen av aerosoler som släpps ut vid matlagning, "sa han." Vi kommer också att utföra några preliminära försök med en ny luftridå som kan integreras i nuvarande ventilationssystem. Och eftersom några av dropparna är inhalerbara och potentiellt farliga, Vi planerar också att använda en "aerosolpartikelstorleksmätare" som kan mäta ner till nanometerstorlekar för att se hur små dessa partiklar kan vara."