Удивително видео разкрива нов тип ефект на Leidenfrost, който никога досега не сме виждали

Над 193°C (379°F) нещо вълшебно се случва с водата във ваза.

Така нареченият ефект на Leidenfrost, когато пръскате вода върху гореща повърхност, капчиците плуват над повърхността върху слой пара. Те продължават да се въртят за момент или два по-дълго, отколкото биха направили, ако бяха на по-ниска температура (но все още над кипене), и се плъзгат по тигана, преди да се изпарят.

Това се случва с всички различни видове течности, стига температурите да са доста над точката на кипене на всяка отделна течност. Но изследователите откриха нещо още по-интересно – че този ефект може да се случи дори между две капчици различни течности, карайки ги да отскачат една от друга.

Екипът от изследователи, ръководен от първия автор, физик от университета в Пуебла, Фелипе Пачеко Васкес, разглежда течности като вода, етанол, метанол, хлороформ и формамид, и анализира дали две капки от всяка група течности веднага ще се „комбинират“ в една капка или ще отскочат последователно (отскочат една от друга няколко пъти).

Те направиха това, като използваха малка метална пластина с лек вътрешен наклон и я нагряваха до 250°, което беше доста над всяка от точките на кипене на течностите (която варира от 50°C за ацетон до 146°C във формамид на лабораторна височина ).

След това голяма капка от една течност се добавя към малка капка, боядисана в синьо и те наблюдават какво се случва. Някои — когато и двете капки от един и същи тип течност или течности с подобни точки на кипене — се сляха мигновено, след като се плъзгат една в друга в най-ниската точка на чинията.

Други отделиха време, преди да се слеят. Приличаха много на малката капка, отскачаща от голямата капка. Можете да видите това между етанол (малка капка) и вода (голяма капка) по-долу във видеото:

https://www.youtube.com/watch?v=sqWzhzhAE8o

„Прякото сливане продължава няколко милисекунди и се наблюдава главно в капчици от същата течност (напр. вода-вода) или течности с подобни свойства (напр. етанол-изопропанол)“ Екипът пише на нова хартия.

„За разлика от тях, капчиците с големи разлики в свойствата (като вода-етанол или вода-ацетонитрил) продължават да отскачат в продължение на няколко секунди или дори минути, докато се изпаряват, докато достигнат критичен размер, за да се слеят накрая.“

В крайна сметка, след като течността, която се изпарява по-бързо, се свие до определен обем, двете капчици се комбинират и след това „избухват“ – имате една малко по-голяма смес от течности, които се пързалят вместо две.

Можете да видите от таблицата по-долу дали някоя от двете течности е комбинирана (c), отскочила (r), е смесила и двете (c / y) или в специални случаи е останала на отделни фази, защото не могат да бъдат смесени (x ).

Резултатът от сблъсъка на две капки Leidenfrost. (Pacheco Vasquez et al., PRL, 2021)

Екипът предполага, че това отскачане всъщност е „тройният ефект на Leidenfrost“, при който капчиците не само се озовават в изолиращ слой от пара от повърхността на нагревателната плоча, но и между двете капчици.

„Динамиката на отскока се получава, защото капчиците не само са в състояние на Leidenfrost със субстрата, те също изпитват ефекта Leidenfrost помежду си в момента на удара“, Екипът пише.

„Това се причинява от различни температури на кипене и следователно по-горещото потапяне действа като гореща повърхност за капката с по-ниска точка на кипене, което води до три контактни зони в състояние на Leidenfrost едновременно. Ние нарекохме този сценарий троен ефект на Leidenfrost.“

Търсенето е публикувано в Писма за физически преглед.