Badanie: Efekt Leidenfrosta występuje w trzech fazach wody: stałej, ciekłej i parowej

Posyp kilka kropel wody na bardzo rozgrzaną patelnię, a ta wzbije się w powietrze, ślizgając się po patelni z dzikim zapałem. Fizycy z Virginia Tech odkryli, że można to również osiągnąć poprzez umieszczenie cienkiego, płaskiego dysku lodu na rozgrzanej aluminiowej powierzchni. nowy papier Opublikowano w czasopiśmie Physical Review Fluids. Problem: przed podniesieniem się lodowego dysku należy osiągnąć znacznie wyższą temperaturę krytyczną.

tak jak my Wspomniałem wcześniejW 1756 niemiecki naukowiec o nazwisku Johann Gottlob Leidenfrost wzmiankowany zauważając to za niezwykłe zjawisko. Zauważył, że woda zwykle rozpryskuje się na bardzo gorącej patelni i bardzo szybko odparowuje. Ale jeśli temperatura patelni jest znacznie wyższa niż temperatura wrzenia wody, „lśniące, przypominające rtęć kropelki” uformują się i będą latać po powierzchni. nazywa „Efekt Leidenfrosta na jego cześć.

W ciągu następnych 250 lat fizycy wymyślili realne wyjaśnienie, dlaczego tak się stało. Jeśli powierzchnia ma temperaturę co najmniej 400 stopni Fahrenheita (znacznie powyżej temperatury wrzenia wody), pod spodem tworzą się poduszki z pary wodnej lub pary wodnej, utrzymując ją uniesioną. Efekt Leidenfrosta działa również z innymi płynami, w tym olejami i alkoholem, ale temperatura, w której się pojawi, będzie inna.

zjawisko wciąż hipnotyzujący Fizycy. Na przykład w 2018 roku Odkryta przez francuskich fizyków Że krople nie tylko spływają po poduszce pary; Dopóki nie jest za duży, sam się pcha. Wynika to z braku równowagi przepływu płynu w kropelkach Leidenfrosta, zachowywać się jak Mały dysk wewnętrzny. Duże krople wykazywały zrównoważony przepływ, ale gdy krople odparowywały, stawały się mniejsze (około pół milimetra średnicy) i bardziej kuliste, wystąpiła nierównowaga sił. To powodowało, że kropelki wirowały jak koło, wspomagane przez rodzaj „zapadkowego” efektu przechylania się w dół w tym samym kierunku, co płyn płynący w kropli. Francuscy fizycy nazwali swoje odkrycie „kołem Leidenfrost”.

W 2019 roku międzynarodowy zespół naukowców W końcu ustaliłem źródło Z towarzyszącego odgłosu trzaskania zgłoszonego przez Leidenfrosta. Naukowcy znalazłem to To zależy od wielkości kropli. Małe krople ześlizgną się z powierzchni i wyparują, podczas gdy większe eksplodują z tym pozornym pęknięciem. Winowajcą są zanieczyszczenia cząsteczkowe znajdujące się w prawie każdej cieczy. Większe kropelki zaczynają się od wyższego stężenia zanieczyszczeń, a stężenie to wzrasta wraz z kurczeniem się kropelek. Kończą w tak wysokim stężeniu, że cząsteczki powoli tworzą rodzaj skorupy wokół kropli. Ten pocisk koliduje z poduszką parową, która utrzymuje kroplę wysoko i eksploduje, gdy uderza w powierzchnię.

A w zeszłym roku naukowcy z MIT ustalili, dlaczego kropelki poruszają się po powierzchni gorącego oleju 100 razy szybciej niż odsłonięty metal. W odpowiednich warunkach na zewnątrz każdej kropli tworzyła się cienka warstwa, jak płaszcz. Gdy kropla stała się gorętsza, małe pęcherzyki pary wodnej zaczęły tworzyć się między kroplą a olejem, a następnie oddaliły się. Kolejne pęcherzyki zwykle formowały się w pobliżu tych samych punktów, tworząc pojedynczą ścieżkę pary, która napędzałaby kropelkę w preferowanym kierunku.

Ale czy możesz osiągnąć efekt Leidenfrost ze śniegiem? Właśnie to postanowił odkryć zespół Virginia Tech. „Wokół podnoszenia płynów jest dużo papieru, chcieliśmy zadać pytanie dotyczące podnoszenia lodu” Współautor Jonathan Boreko powiedział:. „Zaczęło się jako projekt z ciekawości. Nasze badania były motywowane pytaniem, czy możliwe jest uzyskanie trójfazowego efektu Leidenfrosta z ciałem stałym, cieczą i parą.”