剛一沖茶時,熱水使“水箱”中的氣體加熱,迅速膨脹,超出“水箱”體積。超出的部分混雜在沖茶泛起的泡沫中,逃過了我們的眼睛?!八洹敝惺S嗟臒峥諝庠诓杷匀焕鋮s的過程中收縮,從而相當于潛艇水箱中的空氣被“壓縮”了,讓水進來,實現(xiàn)了“下潛”。
八爪魚還有一個關(guān)于水溫的實驗,發(fā)現(xiàn)用溫度低的水沖茶時,茶葉的下降率降低了。這是因為水溫低將不能使“水箱”內(nèi)的氣體充分膨脹,也就不能排出多少氣體。那么在溫度下降
的過程中,要使這些氣體收縮到失去足夠浮力的程度,就需要更長的時間。
另外,與一般的茶葉相比,白毫銀針有一個特點:茶汁不易浸出,沖泡時間較長。這從側(cè)面說明了,白毫銀針下水時并未直接與水接觸,而是被葉片表面的纖毛層的氣體包裹,所以才不易泡出茶湯。但最終當氣體體積變得很小時,在表面張力作用下會收縮成小氣泡。于是絕大部分的茶葉表面就得以與水親密接觸了。
hbchendl在答案中提到熱水由于杯底散熱,所以有上小下大的密度梯度。但實際情況恰恰相反。因為杯底下是桌面,而通常桌面都不是熱的良導體,會被杯子迅速加熱到與水接近的溫度(把杯子端起來摸摸放杯子位置的桌面就知道了,不過要小心燙著)。由于溫度接近,會進一步降低熱傳導的效率。
反觀杯口的水面,不但通過熱輻射和對流高效散熱,還通過水的氣化作用放熱(氣化是吸熱反應(yīng),但從茶水的角度看,熱量被吸走就相當于自己放熱)。這些作用的降溫效果都要好過杯底與桌面的直接傳熱。所以實際上杯口的水溫要低于杯底,相應(yīng)水的密度也就大于杯底。所以,熱水杯里才會有對流,進一步幫助散熱。否則的話,估計人類到現(xiàn)在都還沒發(fā)明保溫杯呢——因為沒必要嘛!
這種上大下小的密度梯度看似加速了茶葉的下沉(因為越往下沉,浮力越小),但實際上,像白毫銀針這些浮沉現(xiàn)象明顯的茶葉能在下沉中逐漸停下來,懸浮在水中央。這是因為上低下高的溫度梯度的存在。隨著下沉,環(huán)境水溫有所增高,氣體略微膨脹,浮力加大。當?shù)竭_某個深度,浮力能與重力抵消時,茶葉就將懸浮在此處。當然,具體的分析還要考慮茶葉的下沉速度和水的阻力等因素,但總體上是一個有阻尼的收斂振蕩。