Phoebe Newman Powyżej 193°C (379°F) z wodą w wazonie dzieje się coś magicznego.
Tak zwany efekt Leidenfrosta, kiedy spryskujesz wodą gorącą powierzchnię, kropelki unoszą się nad powierzchnią na warstwie pary. Kręcą się przez chwilę lub dwie dłużej, niż gdyby były w niższej temperaturze (ale wciąż powyżej wrzenia) i przesuwają się po patelni, zanim wyparują.
Dzieje się tak ze wszystkimi różnymi rodzajami cieczy, o ile temperatura jest znacznie wyższa od temperatury wrzenia każdej konkretnej cieczy. Ale naukowcy odkryli coś jeszcze bardziej interesującego – że ten efekt może wystąpić nawet między dwiema kroplami różnych cieczy, powodując ich odbijanie się od siebie.
Zespół naukowców kierowany przez pierwszego autora, fizyka z Uniwersytetu w Puebla, Felipe Pacheco Vázqueza, przyjrzał się cieczom, takim jak woda, etanol, metanol, chloroform i formamid, i przeanalizował, czy dwie krople z każdej grupy płynów natychmiast „połączyłyby się” w jedną, czy też odbiłyby się po kolei (odbijały się od siebie wielokrotnie).
Zrobili to, używając małej metalowej płytki z lekkim wewnętrznym nachyleniem i podgrzając ją do 250 °, czyli znacznie powyżej wszelkich temperatur wrzenia cieczy (które wahały się od 50 ° C dla acetonu do 146 ° C w formamidzie na wysokości laboratoryjnej). ).
Następnie duża kropla jednego płynu została dodana do małej kropli zafarbowanej na niebiesko i obserwowali, co się stało. Niektóre — gdy obie krople tego samego rodzaju cieczy lub cieczy o podobnych temperaturach wrzenia — łączyły się natychmiast, gdy wsunęły się w siebie w najniższym punkcie na talerzu.
Inni nie spieszyli się, zanim się połączyli. Wyglądały jak mała kropla odbijająca się od dużej. Widać to między etanolem (mała kropla) a wodą (duża kropla) poniżej na filmie:
https://www.youtube.com/watch?v=sqWzhzhAE8o
„Bezpośrednia fuzja trwa przez kilka milisekund i była obserwowana głównie w kroplach tej samej cieczy (takiej jak woda-woda) lub płynach o podobnych właściwościach (takich jak etanol-izopropanol)” Zespół pisze na nowym papierze.
„W przeciwieństwie do tego, kropelki o dużych różnicach we właściwościach (takie jak woda-etanol lub woda-acetonitryl) nadal odbijają się przez kilka sekund, a nawet minut, gdy odparowują, aż osiągną krytyczny rozmiar, aby w końcu połączyć się”.
W końcu po tym, jak szybciej parujący płyn zmniejszy się do określonej objętości, dwie krople łączą się, a następnie „eksplodują” – masz jedną nieco większą mieszankę płynów, zamiast dwóch.
Z poniższej tabeli można zobaczyć, czy któraś z dwóch cieczy połączonych (c), odbiła się (r), zrobiła mieszankę obu (c / y), czy w szczególnych przypadkach pozostała na oddzielnych fazach, ponieważ nie można ich było zmieszać (x ).
Wynik zderzenia dwóch kropli Leidenfrosta. (Pacheco Vazquez i in., PRL, 2021)
Zespół sugeruje, że to odbicie jest w rzeczywistości „potrójnym efektem Leidenfrosta”, w którym kropelki kończą się nie tylko izolującą warstwą pary z powierzchni gorącej płyty, ale także między dwiema kroplami.
„Dynamika odbicia jest wytwarzana, ponieważ kropelki są nie tylko w stanie Leidenfrosta z podłożem, ale także doświadczają efektu Leidenfrosta między sobą w momencie uderzenia” Zespół pisze.
„Jest to spowodowane różnymi temperaturami wrzenia, a zatem cieplejsze zanurzenie działa jak gorąca powierzchnia kropli o niższej temperaturze wrzenia, powodując jednocześnie trzy strefy kontaktu w stanie Leidenfrosta. Ten scenariusz nazwaliśmy potrójnym efektem Leidenfrosta”.
Wyszukiwanie zostało opublikowane w Fizyczne listy kontrolne.
