¿Cómo puede flotar una gota de líquido en la superficie del mismo líquido?

El fenómeno que mencionas se llama No coalescencia, y hay muchos hermosos ejemplos experimentales (ver por ejemplo [1] , [2] ).

De hecho, las gotitas de diversos líquidos pueden flotar sobre las respectivas superficies durante largos períodos de tiempo antes de la coalescencia. El problema de explicar por qué sucede esto ha sido abordado por Klyuzhin et al. hace unos años, con algunos intentos de explicarlo mejor de lo que se había hecho en el pasado.

Cito, de este documento:

Cuando una gota de líquido cae sobre la superficie del mismo líquido, generalmente se espera una mezcla instantánea. Sin embargo, incluso en situaciones cotidianas, a veces se puede observar que las gotas pequeñas flotan en las superficies sin mezclarse instantáneamente, por ejemplo, cuando las gotas caen en los fregaderos o durante la lluvia, cuando las salpicaduras crean gotas diminutas que pueden moverse rápidamente a través de las superficies de los charcos. A pesar de esa experiencia común, así como de una serie de estudios científicos relevantes, el concepto de coalescencia retardada sigue siendo contradictorio.

Se han propuesto varias hipótesis para explicar la coalescencia retardada. En 1900, Reynolds propuso que las gotas pueden residir en la superficie del líquido porque una fina película de aire queda atrapada debajo de la gota. Sin embargo, Mahajan informó más tarde que el agua no formaba gotitas flotantes a la presión atmosférica, pero que las gotitas podían producirse más fácilmente en altitudes más altas donde la presión del aire era más baja, lo contrario de lo que se esperaba de la hipótesis de Reynolds. El efecto positivo de la presión de aire reducida se confirmó más recientemente en estudios sobre la vida útil de las gotas de aceite. Debido a que la presión de aire disminuida debería disminuir el espesor de cualquier colchón de aire, estas últimas observaciones parecen difíciles de reconciliar con la hipótesis inicial del colchón de aire.

Luego proponen una explicación para este mecanismo:

Los resultados recientes de este laboratorio muestran una zona interfacial que se extiende hacia abajo desde la superficie a veces hasta cientos de micrómetros o más, aparentemente mejorada por la radiación infrarroja incidente y también por el oxígeno. La presencia de una capa interfacial sustancial podría funcionar como una barrera eficaz que evita la coalescencia instantánea.

En la Figura 13 se ilustra un posible mecanismo basado en la presencia de esta capa interfacial. Antes de que la gota y el volumen entren en contacto, se supone que ambas entidades tienen capas interfaciales significativas (1), que evitan la coalescencia inmediata (2). Una vez que se tocan, las capas interfaciales comienzan a disiparse (3). Cuando las capas se han disipado lo suficiente, comienza la coalescencia y el agua de la gota comienza a fluir hacia abajo (4). A medida que el agua se evacua, la gota disminuye de volumen, creando una entidad más estrecha entre la gota y la masa (5). El pellizco crea la gota hija (6). El proceso luego se repite, perpetuando la cascada.