Štúdia: Leidenfrost efekt sa vyskytuje vo všetkých troch vodných fázach: tuhá, kvapalná a parná

Nalejte pár kvapiek vody na veľmi horúcu, prskajúcu panvicu a oni odletia a budú sa krútiť okolo panvice s divokou nevôľou. Fyzici z Virginia Tech zistili, že to možno dosiahnuť aj umiestnením tenkého plochého disku ľadu na horúci hliníkový povrch. nový papier Publikované v časopise Physical Review Fluids. Háčik: existuje oveľa kritickejšia teplota, ktorá sa musí dosiahnuť predtým, ako môže ľadový kotúč levitovať.

ako my predtým nahlásené, v roku 1756 menoval nemecký vedec Johann Gottlob Leidenfrost Nahlásené jeho pozorovanie nezvyčajnou udalosťou. Normálne, povedal, voda strieka na veľmi horúcu panvicu a veľmi rýchlo sa vyparuje. Ak je však teplota panvice vysoko nad bodom varu vody, vytvoria sa „rýchle strieborné lesklé kvapôčky“, ktoré sa rozptýlia po povrchu. Volá sa to „Leidenfrostov efekt“ na jeho počesť.

V nasledujúcich 250 rokoch fyzici prišli so životaschopným vysvetlením, prečo sa to deje. Ak má povrch teplotu aspoň 400 stupňov Fahrenheita (vysoko nad bodom varu vody), tvoria sa pod nimi vankúšiky vodnej pary alebo pary, ktoré ich vydutia. Efekt Leidenfrost funguje aj s inými tekutinami, vrátane olejov a alkoholov, ale teplota, pri ktorej sa objaví, bude iná.

incident neprestáva fascinovať fyzik. Napríklad v roku 2018 Francúzski fyzici objavili že kvapky nejazdia len na poduške pary; Tlačia sa, kým nie sú veľmi veľké. Je to spôsobené nerovnováhou toku tekutiny vo vnútri kvapiek Leidenfrost, správať sa ako Malý vnútorný motor. Väčšie kvapôčky vykazovali vyvážený tok, ale keď sa kvapôčky odparovali, zmenšovali sa (s priemerom asi pol milimetra) a boli guľovité, vytvorila sa nerovnováha síl. To pomohlo kvapôčke, aby sa kotúľala ako koleso s akýmsi „rachtačkovým“ efektom naklonením nadol v tom istom smere, v akom kvapalina prúdila v kvapke. Francúzski fyzici nazvali svoj objav „kolo Leidenfrost“.

V roku 2019 medzinárodný tím vedcov Konečne identifikovaný zdroj Sprievodný praskavý zvuk hlásil Leidenfrost. vedci zistil, že Závisí to od veľkosti kvapky. Menšie kvapôčky sa vyparia z povrchu, zatiaľ čo väčšie kvapôčky vybuchnú pozdĺž tejto výpovednej trhliny. Na vine sú časticové kontaminanty, ktoré sú prítomné takmer v každej kvapaline. Väčšie kvapky začnú s vyššou koncentráciou kontaminantov a táto koncentrácia sa zvyšuje, keď sa kvapky zmenšujú. Končia s takou vysokou koncentráciou, že častice pomaly vytvárajú akýsi obal okolo kvapôčky. Táto škrupina zasahuje do parného vankúša, ktorý drží kvapku hore, a pri dopade na povrch exploduje.

A minulý rok vedci z MIT zistili, prečo sa kvapky pohybujú po povrchu horúceho oleja 100-krát rýchlejšie ako v holom kove. Za správnych podmienok sa na vonkajšej strane každej kvapky vytvorí tenká vrstva ako plášť. Keď sa kvapka zahrievala, medzi kvapkou a olejom sa vytvorili malé bublinky vodnej pary, ktoré sa potom unášali preč. Následné bubliny sa zvyčajne tvoria v blízkosti toho istého miesta, čím vytvárajú stopu pary, ktorá slúži na vytlačenie kvapky v preferovanom smere.

Ale môžete získať efekt Leidenfrost zo snehu? To je to, čo objavil tím Virginia Tech. „Je toľko článkov o levitujúcej kvapaline, chceli sme položiť otázku o levitujúcom ľade,“ Povedal spoluautor Jonathan Borecko, „Začalo to ako projekt Curiosity. Čo podnietilo náš výskum, bola otázka, či je možné dosiahnuť trojfázový efekt Leidenfrost s pevnými látkami, kvapalinami a parami.