酒為什麼會流眼淚呢？

※器材：高腳杯、酒精、食用色素

這個實驗相當簡易，只需要一杯酒就可以進行實驗觀察。

首先拿一杯高酒精濃度的紅酒（或者使用實驗用的酒精再加一滴食用色素），倒入高腳杯中，然後稍微搖晃一下，靜置。仔細觀察高腳杯的杯壁，在液面上方約一公分高處，可以看到一層霧狀的凝結，並且逐漸形成液滴，如圖一。形成的液滴會凝結變大掉下來，滴回液面。如此反覆進行，有如一直在流眼淚。

觀看實驗影片

本實驗的現象，被稱為「酒淚」(wine tears)或「酒腿」(wine legs)，也就是所謂的「掛杯」現象（參考資料1）。19世紀的英國物理學家詹姆斯-湯姆森（James Thomson），於在1855年發表論文（參考資料2）觀察葡萄酒和其它酒類表面的一些奇特運動，認為掛杯是一種由液體表面張力作用引起的「熱毛細對流」（thermocapillary convection）。十年後，1865年義大利物理學家卡羅-馬蘭哥尼（Carlo Marangoni）深入解釋了酒的眼淚與其他相關現象，之後被稱為「馬蘭哥尼效應」(Marangoni effect) （參考資料3）。後來美國物理學家威拉德-吉布斯（Willard Gibbs）進一步豐富和發展了馬蘭哥尼的學說，因此有時也稱為「吉布斯-馬蘭哥尼效應」(Gibbs-Marangoni effect)。

本實驗的原理是：酒倒入杯子中時，酒精水溶液會沿著杯壁往上爬升成為「╯」形（新月形，meniscus），此現象的原因是玻璃分子與水分子之間的吸引力（附著力）大於水分子之間的吸引力（內聚力）（參考資料4）。其次，沿者杯壁上升的酒精水溶液的體積很小，相對於杯中的水平液面，有相對較高的表面積，因此酒精（乙醇）的蒸發速度更快（如圖二），由於酒精的蒸氣壓大於水，更容易蒸發，因此杯壁上緣的酒精濃度，低於水平液面的酒精濃度。此造成杯壁上緣的表面張力（γ），大於水平液面的表面張力（註：酒精濃度越高，表面張力越小）。當表面張力的差異產生後，流體會由表面張力小的往表面張力大的方向流動（如圖三），因此酒精水溶液會一直往杯壁上方累積，形成淚滴狀，淚滴累積到某個程度，就會因為重力而流下來了。

1.本實驗酒精（乙醇）的含量越高，淚滴的形成會越明顯。一般的藥用酒精，濃度約95%（再滴入紅色食用色素），效果就相當明顯。

2.在教學上可以指導學生探究與實驗以下問題：(1)配製不同濃度的酒精水溶液，比較淚滴形成的差異性為何？(2)實驗不同的水溶性溶劑，例如：丙酮、甘油（丙三醇）、甲醇等等，淚滴形成的差異性為何？(3)為什麼流體會由表面張力小的往表面張力大的方向流動？有沒有其他實驗可以呈現與說明此現象？（註：相關實驗有一杯水的表面灑一些滑石粉或胡椒粉，滴一小滴清潔劑或洗碗精到水面中央，粉末會速迅被拉往四周）

1.聚酒薈：葡萄酒的"眼淚"—掛杯。http://www.my5y.com/Wine-Encyclopedia/Tastingskill/201203/22.html

2.James Thomson (1855). On certain curious motions observable on the surfaces of wine and other alcoholic liquours. Philosophical Magazine, 10 , 330-333.

3. Costa, B. (2015). Tears of wine and the Marangoni effect. COMSOL Blog. https://www.comsol.com/blogs/tears-of-wine-and-the-marangoni-effect/

4.科技部高瞻自然科學教學資源平台：附著力，科學Online。 http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=27460

5.YouTube影片：https://www.youtube.com/watch?v=tgrTbvSnE50