Studio: L’effetto Leidenfrost si manifesta nelle tre fasi dell’acqua: solida, liquida e vapore

Video al rallentatore di ice-boiling, un progetto di ricerca del Laboratory of Nature-Inspired Fluids and Interfaces presso Virginia Tech.

Spruzzare qualche goccia d’acqua su una padella molto calda, e si librerà in aria, scivolando intorno alla padella con un abbandono selvaggio. I fisici della Virginia Tech hanno scoperto che ciò può essere ottenuto anche posizionando un disco di ghiaccio sottile e piatto su una superficie di alluminio riscaldata, secondo nuova carta Pubblicato sulla rivista Physical Review Fluids. Il problema: c’è una temperatura critica molto più alta da raggiungere prima che il disco di ghiaccio possa salire.

come siamo Ho accennato primaNel 1756 uno scienziato tedesco di nome Johann Gottlob Leidenfrost menzionato notandolo per il fenomeno insolito. Ha notato che l’acqua di solito schizza su una padella molto calda ed evapora molto rapidamente. Ma se la temperatura della pentola è ben al di sopra del punto di ebollizione dell’acqua, si formeranno “goccioline lucide simili al mercurio” che voleranno sulla superficie. chiamato “Effetto Leidenfrost in suo onore.

Nei successivi 250 anni, i fisici trovarono una valida spiegazione del perché ciò fosse accaduto. Se la superficie è di almeno 400 gradi Fahrenheit (ben al di sopra del punto di ebollizione dell’acqua), al di sotto si formano cuscini di vapore acqueo o vapore, mantenendolo sollevato. L’effetto Leidenfrost funziona anche con altri liquidi, inclusi oli e alcol, ma la temperatura alla quale apparirà sarà diversa.

fenomeno ancora affascinante fisici. Ad esempio, nel 2018, Scoperto dai fisici francesi Che le gocce non scorrano solo su un cuscino di vapore; Finché non è troppo grande, si spinge anche da solo. Ciò è dovuto a uno squilibrio del flusso del fluido all’interno delle goccioline di Leidenfrost, Comportarsi come Piccola unità interna. Le gocce grandi hanno mostrato un flusso equilibrato, ma quando le gocce sono evaporate, diventando più piccole (circa mezzo millimetro di diametro) e più sferiche, si è verificato uno squilibrio di forze. Ciò ha fatto sì che le goccioline girassero come una ruota, aiutate da una sorta di effetto “a cricchetto” di inclinazione verso il basso nella stessa direzione del fluido che scorre nella goccia. I fisici francesi hanno chiamato la loro scoperta la “ruota di Leidenfrost”.

Nel 2019, un team internazionale di scienziati Alla fine ho determinato la fonte Dal crepitio di accompagnamento riportato da Leidenfrost. Scienziati trovato Dipende dalle dimensioni della goccia. Piccole gocce scivoleranno via dalla superficie ed evaporeranno, mentre gocce più grandi esploderanno con questa apparente frattura. Il colpevole sono le particelle contaminanti che si trovano in quasi tutti i liquidi. Goccioline più grandi inizieranno con una maggiore concentrazione di contaminanti e questa concentrazione aumenta man mano che le goccioline si restringono. Finiscono in una concentrazione così alta che le particelle formano lentamente una specie di crosta attorno alla gocciolina. Questo proiettile interferisce con il cuscino di vapore che tiene alta la goccia ed esplode quando colpisce la superficie.

E l’anno scorso, gli scienziati del MIT hanno determinato perché le goccioline vengono spinte su una superficie di olio bollente 100 volte più velocemente del metallo esposto. Nelle giuste condizioni, all’esterno di ogni goccia si formava una pellicola sottile, come un mantello. Quando la goccia diventava più calda, piccole bolle di vapore acqueo iniziavano a formarsi tra la goccia e l’olio, per poi allontanarsi. Le bolle successive si formavano tipicamente vicino agli stessi punti, formando un unico percorso del vapore che spingerebbe la gocciolina nella direzione preferita.

Ma si può ottenere l’effetto Leidenfrost con la neve? Questo è ciò che il team di Virginia Tech ha deciso di scoprire. “C’è molta carta sul sollevamento dei liquidi, volevamo fare una domanda sul sollevamento del ghiaccio”, Il coautore Jonathan Boreko ha dichiarato:. “È iniziato come un progetto di curiosità. La nostra ricerca è stata motivata dalla domanda se sia possibile o meno ottenere un effetto Leidenfrost trifase con solido, liquido e vapore”.

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Elma Zito

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