Studie: Leidenfrostův efekt se vyskytuje ve třech fázích vody: pevné, kapalné a páry

Postříkejte pár kapkami vody na velmi rozpálenou pánev a ta vyletí do vzduchu a bude klouzat po pánvi s divokou opuštěností. Fyzici z Virginia Tech zjistili, že toho lze dosáhnout také umístěním tenkého plochého disku ledu na zahřátý hliníkový povrch. nový papír Publikováno v časopise Physical Review Fluids. Problém: Než může ledový kotouč stoupnout, je třeba dosáhnout mnohem vyšší kritické teploty.

jak jsme my Zmínil jsem se dříve, v roce 1756, německý vědec jmen Johann Gottlob Leidenfrost zmíněno všímat si toho pro neobvyklý jev. Poznamenal, že voda obvykle stříká na velmi rozpálenou pánev a velmi rychle se odpařuje. Pokud je ale teplota pánve výrazně nad bodem varu vody, vytvoří se „lesklé kapičky podobné rtuti“, které budou létat po povrchu. volala „Leidenfrost efekt na jeho počest.

Během následujících 250 let fyzici přišli s životaschopným vysvětlením, proč se to stalo. Pokud má povrch teplotu alespoň 400 stupňů Fahrenheita (výrazně nad bodem varu vody), tvoří se pod ním polštáře vodní páry nebo páry, které jej udržují zvednuté. Efekt Leidenfrost funguje i s jinými kapalinami, včetně olejů a alkoholu, ale teplota, při které se objeví, bude jiná.

jev stále fascinující Fyzikové. Například v roce 2018 Objeveno francouzskými fyziky Že kapky nejen stékají po polštáři páry; Dokud není moc velký, tak se i sám tlačí. To je způsobeno nerovnováhou toku tekutiny uvnitř kapiček Leidenfrost, chovat se jako Malý interní disk. Velké kapky vykazovaly vyrovnaný tok, ale jak se kapky odpařovaly, zmenšovaly se (o průměru asi půl milimetru) a byly kulovitější, došlo k nerovnováze sil. To způsobilo, že se kapky otáčely jako kolo, k čemuž jim napomáhal jakýsi „řehtačkový“ efekt naklánění směrem dolů ve stejném směru jako tekutina proudící v kapce. Francouzští fyzici nazvali svůj objev „Leidenfrostovo kolo“.

V roce 2019 mezinárodní tým vědců Konečně jsem určil zdroj Z doprovodného praskání hlášeného Leidenfrostem. vědci našel jsem to Záleží na velikosti kapky. Menší kapky sklouznou z povrchu a vypaří se, zatímco větší kapky explodují s tímto zjevným zlomem. Na vině jsou částice kontaminující téměř v jakékoli kapalině. Větší kapky začnou s vyšší koncentrací kontaminantů a tato koncentrace se zvyšuje, jak se kapky zmenšují. Končí v tak vysoké koncentraci, že částice pomalu tvoří jakousi krustu kolem kapky. Tento projektil zasahuje do parního polštáře, který drží kapku vysoko, a exploduje, když dopadne na povrch.

A v loňském roce vědci z MIT zjistili, proč jsou kapky poháněny přes horký zaolejovaný povrch 100krát rychleji než exponovaný kov. Za správných podmínek se vně každé kapky vytvořil tenký film jako plášť. Jak se kapka zahřívala, začaly se mezi kapkou a olejem tvořit malé bublinky vodní páry, které se pak vzdalovaly. Následné bubliny se typicky tvořily v blízkosti stejných míst a vytvořily jedinou cestu páry, která by kapku poháněla v preferovaném směru.

Ale můžete dosáhnout Leidenfrost efektu s ledem? To se rozhodl tým Virginia Tech objevit. „O zvedání kapalin je spousta papíru, chtěli jsme se zeptat na zvedání ledu,“ Spoluautor Jonathan Borico řekl:. „Začalo to jako kuriozní projekt. Náš výzkum byl motivován otázkou, zda je možné získat třífázový Leidenfrostův efekt s pevnou látkou, kapalinou a párou.“