Рейтинг@Mail.ru
Поиск
x
Наука

Тройной эффект Лейденфроста, который мы никогда не видели: любопытное видео

National Geographic Россия
16 ноября 2021
002.jpeg
Фото: Felipe Pacheco-Vázquez
Взгляните, как жидкости отскакивают друг от друга на раскаленной поверхности.

Эффектом Лейденфроста называют явление, при котором жидкость в контакте с твёрдой поверхностью, значительно более горячей, чем точка кипения этой жидкости, образует теплоизолирующую прослойку пара, замедляющую быстрое выкипание.

Теперь исследователи обнаружили, что этот эффект может возникать между каплями разных жидкостей, заставляя их отскакивать друг от друга (как ошпаренных, да-да).

Группа исследователей во главе с физиком из Университета Пуэблы Фелипе Пачеко-Васкесом изучала разные жидкости. Среди них были вода, этанол, метанол, хлороформ и формамид. Ученые наблюдали за их взаимодействием на горячей поверхности.

Они нагрели небольшую металлическую пластину с углублением посередине до 250 °C – это намного выше точки кипения любой из использованных ими жидкостей, которая варьировалась от 50 °C для ацетона до 146 °C для формамида.

Затем ученые добавляли большую прозрачную каплю одной жидкости и маленькую, окрашенную в синий цвет, каплю другой – и наблюдали. Они обнаружили, что, когда обе капли прнадлежали одной и той же жидкости или жидкостям с аналогичными температурами кипения, они сразу сливались друг в друга в нижней точке пластины.

Но вот другие жидкости не торопились сливаться. На видео, представленном ниже, показано, как маленькая капля этанола отскакивает от большой капли воды, прежде чем все же слиться с ней.

«Прямая коалесценция длится несколько миллисекунд, и она наблюдалась в основном с каплями одной и той же жидкости (например, вода-вода) или жидкостями с аналогичными свойствами (например, этанол-изопропанол). Напротив, капли с большими различиями в свойствах (например, вода-этанол или вода-ацетонитрил) продолжают подпрыгивать в течение нескольких секунд или даже минут, пока не достигнут критического размера, чтобы окончательно слиться», – пишут исследователи. 

003.jpg
Felipe Pacheco-Vázquez В таблице представлены свойства использованных в эксперименте жидкостей и то, как они взаимодействовали друг с другом. Буквой «с» обозначена коалесценция (слияние частиц) жидкостей, «r» означает отскакивание, «c / r» – комбинация двух эффектов, в случае «s» две жидкости не могут быть смешаны

Команда предполагает, что отскакивание жидкостей друг от друга на самом деле является «тройным эффектом Лейденфроста», когда изолирующий паровой слой образуется не только между жидкостью и поверхностью горячей пластины, но и между двумя каплями.

«Динамика отскока возникает потому, что капли не только находятся в состоянии Лейденфроста с субстратом, они также испытывают эффект Лейденфроста между собой в момент столкновения. Это происходит из-за их разных температур кипения, и поэтому более горячая капля работает как горячая поверхность для капли с более низкой точкой кипения, создавая одновременно три контактные зоны состояния Лейденфроста. Мы назвали такой сценарий тройным эффектом Лейденфроста», – заключают авторы работы. 

рекомендации
Чашка

10 образов для путешествий в одежде National Geographic

Механизм

Хозяева времени: как часы привели нас в будущее

Снежинка

Испытать снежность: 7 причин провести зимние каникулы в Челябинской области