FORSKNING

Toppforskning fra kjøkkenet

Matlaging og oppvask er ikke det vi vanligvis forbinder med forskningsfronten, men det foregår stadig nybrottsarbeid på kjøkkenet.

Joachim Mossige demonstrerer teblad-effekten. Når vannet roteres, samles bladene i midten. Effekten utnyttes både på laboratoriet og i industrien, og det kan forklare naturfenomener.
Joachim Mossige demonstrerer teblad-effekten. Når vannet roteres, samles bladene i midten. Effekten utnyttes både på laboratoriet og i industrien, og det kan forklare naturfenomener. Foto: Hilde Lynnebakken/UiO
Hilde Lynnebakken, Titan.uio.no
8. juli 2023 - 16:00

– Kjøkkenvitenskap er et aktivt forskningsfelt, med uløste problemer og viktige anvendelser. Kunnskap fra kjøkkenet forklarer fenomener i naturen og kommer til nytte i industrien, forteller Joachim Mossige ved UiO.

Sammen med tre andre forskere har han publisert en gjennomgang av vitenskapen om «alt som flyter på et kjøkken».

Interessen for temaet fikk Mossige for alvor under pandemien, mens han jobbet som forsker ved Stanford-universitetet i California.

Da alt stengte ned, mistet han tilgangen til laboratoriene ved universitetet. Frustrerende til å begynne med.

– Men etter hvert kom jeg på at jeg har jo et laboratorium hjemme, forteller han.

Fra teblader til embryoer

Mossige er fysiker og jobber i et tverrfaglig prosjekt under UiO: Livsvitenskap hvor de studerer embryoets utvikling. Et befruktet egg kalles embryo fra 3 til 8 ukers alder.

Rundt fem dager etter befruktningen går det befruktede egget gjennom en kritisk fase, da celleklumpen får en litt forlenget form.

Teblad-paradokset: Når du rører i en tekopp, samles bladene på midten – ikke langs kanten, som forventet. <i>Foto:  Hilde Lynnebakken/UiO</i>
Teblad-paradokset: Når du rører i en tekopp, samles bladene på midten – ikke langs kanten, som forventet. Foto:  Hilde Lynnebakken/UiO

– Vi lager kunstige, menneskelige embryoer ved hjelp av stamceller fra et befruktet egg, sier han.

Kjøkkenviten spiller en rolle også her. På laboratoriet utnytter forskerne tebladeffekten for å samle celler i en klump som senere skal bli til et organ. 

Artikkelen fortsetter etter annonsen
annonsørinnhold
GK
Ambisiøs renovering midt i Trondheim

Effekten kan vi se hvis vi lager te med løse blader. Når vi rører rundt i koppen, kunne vi kanskje forvente at tebladene presses ut mot kanten, men det er faktisk det motsatte som skjer. Tebladene samles i midten.

Ingen ringere enn Albert Einstein studerte teblad-paradokset, og han foreslo i en artikkel i 1926 at samme effekt får elver til å meandrere, det vil si bukte seg i svinger over en slette.

Olje på opprørt hav

Agnes Pockels gjorde nyttige eksperimenter på kjøkkenet. <i>Illustrasjon:  Ukjent maler/Wikimedia Commons</i>
Agnes Pockels gjorde nyttige eksperimenter på kjøkkenet. Illustrasjon:  Ukjent maler/Wikimedia Commons

Mossige og medforfatterne legger vekt på at eksperimentene og kunnskapen med utgangspunkt på kjøkkenet gjør vitenskap lettere tilgjengelig.

Han forteller historien om pioneren Agnes Pockels. Hun var etter eget utsagn lidenskapelig opptatt av naturvitenskap, men på slutten av 1800-tallet hadde ikke kvinner lov til å studere på universitetet.

Den yngre broren hennes studerte fysikk i Göttingen og delte lærebøkene sine med henne. Agnes måtte pleie foreldrene hjemme, og hun kombinerte oppvasken med eksperimenter med såpe og vann.

Resultatene beskrev hun i et brev som hun sendte til Lord Rayleigh, senere nobelprisvinner i fysikk. Han fant forskningen hennes så interessant at han videresendte brevet til tidsskriftet Nature for publisering.

Uttrykket «å helle olje på opprørt hav» om å roe gemyttene i en opphetet diskusjon hadde opprinnelig en helt konkret betydning: Olje på vann demper bølger.

Agnes Pockels’ eksperimenter på kjøkkenet gjorde henne til en pioner på fagområdet overflatespenning, men det skulle ta hundre år før vi fikk den endelige forklaringen.

– Nå vet vi at oljens beroligende effekt skyldes at overflatespenningen i oljefilm øker når filmen strekkes, som når oljen dras utover havet av vinden, forteller Mossige.

Million dollar-likningene

Matematikken som beskriver hvordan væsker og gasser beveger seg, enten det er kaffe og melk som blandes i en caffè latte eller gassene i atmosfæren, kalles Navier-Stokes-likningene.

– De er lette å skrive opp, men ekstremt vanskelige å løse, sier Mossige.

Faktisk så vanskelige at den som lykkes, får én million dollar fra Clay Mathematics Institute, som i år 2000 lovet pengepremie til den som fant løsningen på hvert av sju matematiske problemer de kalte milleniumsproblemene. Seks av problemene er fremdeles uløst.

Væsker og gasser oppfører seg likt når de strømmer og har derfor fellesbetegnelsen fluider.

Mossige har selv gjort eksperimenter innen kjøkkenfysikk og fluidmekanikk, blant annet med oppløsning av honning i te.

Da trengte han hjelp med matematikken og fikk det hos Jan Martin Nordbotten i Bergen, kjent fra Norges Smarteste på NRK.

Artikkelen Mossige har publisert sammen med tre andre forskere, er en oversiktsartikkel, med gjennomgang av kunnskap og forskning på hele feltet.

– Mye av forskningen er drevet av ren nysgjerrighet, men viser seg å bli nyttig for oss også, sier Mossige.

Teknikken for å blande røre til makroner slik at den beholder luftigheten, ble for eksempel videreutviklet slik at den kan bli nyttig for både kryptografi, kjemisk industri og innen livsvitenskap.

Daniel Kjørbeg Siraj sier han gjorde det dårligst i kontraktsrett da han studerte. I dag er det likevel det han jobber mest med.
Les også

Obos-sjefen: – Jeg hadde sikkert ikke passert kildetesten

Prøv selv med pepper og oppvaskmiddel

Et fenomen som er enkelt å teste selv på kjøkkenet, er Marangoni-effekten. Strø pepperkorn i en bolle med vann og se hva som skjer hvis du tilsetter en liten dråpe oppvaskmiddel.

Pepperkornene forsvinner raskt ut mot kanten. Molekylene i såpe reduserer overflatespenningen og lager en strøm fra områder med lavere overflatespenning til høyere.

En penere demonstrasjon av effekten kan gjøres med en tallerken med melk. Tilsett noen dråper matfarge og pirk i overflaten med en bomullspinne dyppet i såpe.

– Noen insekter som går på vannoverflaten har vist seg å utnytte denne effekten til å flykte raskt av gårde, forteller Mossige.

Insektene slipper ut kjemikalier som reduserer overflatespenningen bak seg og skyter dermed fart framover. Inspirert av insektene jobber noen forskere med å utvikle miniroboter som drives fram av Marangoni-effekten.

Pannekaker og lava

Kjøkkeneksperimenter brukes med stort hell i undervisning, også på universitetsnivå. Ved Harvard kan du for eksempel ta et fysikk-kurs i matlaging, der du lærer både fysikk-konsepter og å lage mat.

et eksempel fra Brown University ga underviser Roberto Zenit studentene i oppgave å steke pannekaker og filme med telefonen mens de helte røre i stekepanna. Ved å måle hvor fort radiusen endres, fant studentene viskositeten til pannekakerøra. Viskositet handler om hvor tyktflytende noe er. 

Pannekakesteking kan kombineres med studier, blant annet av viskositet. Video: Colurbox

– Vanligvis måler vi et stoffs viskositet på laboratoriet ved å slippe en kule gjennom, men med pannekake-eksperimentene fikk studentene en mye mer intuitiv forståelse for begrepet, sier Mossige.

Artikkelen ble først publisert på Titan.uio.no

Forskningssjef Anders Valland med en nymalt Wickmann-motor fra 1974.
Les også

Trondheim får verdens mest moderne motor-laboratorium

Del
Kommentarer:
Du kan kommentere under fullt navn eller med kallenavn. Bruk BankID for automatisk oppretting av brukerkonto.