Ένα εκπληκτικό βίντεο αποκαλύπτει έναν νέο τύπο εφέ Leidenfrost που δεν έχουμε ξαναδεί

Πάνω από τους 193°C (379°F) συμβαίνει κάτι μαγικό στο νερό σε ένα βάζο.

Το λεγόμενο φαινόμενο Leidenfrost, όταν ψεκάζετε νερό σε μια ζεστή επιφάνεια, τα σταγονίδια επιπλέουν πάνω από την επιφάνεια σε ένα στρώμα ατμού. Συνεχίζουν να στροβιλίζονται για μια ή δύο στιγμές περισσότερο από ό,τι θα έκαναν αν ήταν σε χαμηλότερη θερμοκρασία (αλλά ακόμα πάνω από το σημείο βρασμού) και γλιστρούν στο τηγάνι πριν εξατμιστούν.

Αυτό συμβαίνει σε όλους τους διαφορετικούς τύπους υγρών, εφόσον οι θερμοκρασίες είναι πολύ πάνω από το σημείο βρασμού κάθε συγκεκριμένου υγρού. Αλλά οι ερευνητές ανακάλυψαν κάτι ακόμα πιο ενδιαφέρον – ότι αυτό το φαινόμενο μπορεί να συμβεί ακόμη και μεταξύ δύο σταγονιδίων διαφορετικών υγρών, προκαλώντας τα να αναπηδούν το ένα από το άλλο.

Η ομάδα των ερευνητών με επικεφαλής τον πρώτο συγγραφέα, φυσικό στο Πανεπιστήμιο της Puebla, Felipe Pacheco Vázquez, εξέτασε υγρά όπως νερό, αιθανόλη, μεθανόλη, χλωροφόρμιο και φορμαμίδη, και ανέλυσε εάν δύο σταγόνες από κάθε ομάδα υγρών θα «συνδυάζονταν» αμέσως σε μία σταγόνα ή θα αναπηδούσαν στη σειρά (αναπηδούν η μία από την άλλη πολλές φορές).

Αυτό το έκαναν χρησιμοποιώντας μια μικρή μεταλλική πλάκα με ελαφρά εσωτερική κλίση και θερμαίνοντάς την στους 250°, που ήταν πολύ πάνω από οποιοδήποτε σημείο βρασμού των υγρών (που κυμαίνονταν από 50°C για ακετόνη έως 146°C σε φορμαμίδιο σε υψόμετρο εργαστηρίου ).

Στη συνέχεια, μια μεγάλη σταγόνα ενός υγρού προστέθηκε σε μια μικρή σταγόνα βαμμένη μπλε και παρακολούθησαν τι συνέβη. Μερικές—όταν και οι δύο σταγόνες του ίδιου τύπου υγρού ή υγρών με παρόμοια σημεία βρασμού— ενώθηκαν αμέσως, μόλις γλίστρησαν η μία μέσα στην άλλη στο χαμηλότερο σημείο του πιάτου.

Άλλοι πήραν το χρόνο τους πριν συγχωνευθούν. Έμοιαζαν πολύ με τη μικρή σταγόνα που αναπηδούσε από τη μεγάλη σταγόνα. Μπορείτε να δείτε αυτό μεταξύ αιθανόλης (μικρή σταγόνα) και νερού (μεγάλη σταγόνα) παρακάτω στο βίντεο:

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

«Η άμεση σύντηξη συνεχίζεται για μερικά χιλιοστά του δευτερολέπτου και έχει παρατηρηθεί κυρίως σε σταγονίδια του ίδιου υγρού (π.χ. νερό-νερό) ή υγρά παρόμοιων ιδιοτήτων (π.χ. αιθανόλη-ισοπροπανόλη)». Η ομάδα γράφει σε ένα νέο χαρτί.

«Αντίθετα, σταγονίδια με μεγάλες διαφορές στις ιδιότητες (όπως νερό-αιθανόλη ή νερό-ακετονιτρίλιο) συνεχίζουν να αναπηδούν για αρκετά δευτερόλεπτα ή και λεπτά, καθώς εξατμίζονται μέχρι να φτάσουν σε ένα κρίσιμο μέγεθος για να συνενωθούν τελικά».

Τελικά, αφού το υγρό που εξατμίζεται γρηγορότερα συρρικνωθεί σε έναν ορισμένο όγκο, τα δύο σταγονίδια ενώνονται και μετά «εκρήγνυνται» – έχετε ένα ελαφρώς μεγαλύτερο μείγμα υγρών που κάνει πατινάζ αντί για δύο.

Μπορείτε να δείτε από τον παρακάτω πίνακα εάν κάποιο από τα δύο υγρά συνδυάστηκε (c), ανέβηκε (r), έκανε ένα μείγμα και των δύο (c / y) ή σε ειδικές περιπτώσεις παρέμεινε σε ξεχωριστές φάσεις επειδή δεν μπορούσαν να αναμειχθούν (x ).

Το αποτέλεσμα της σύγκρουσης δύο σταγόνων Leidenfrost. (Pacheco Vasquez et al., PRL, 2021)

Η ομάδα προτείνει ότι αυτή η αναπήδηση είναι στην πραγματικότητα το «τριπλό φαινόμενο Leidenfrost», στο οποίο τα σταγονίδια όχι μόνο καταλήγουν σε ένα μονωτικό στρώμα ατμού από την επιφάνεια της θερμής πλάκας, αλλά και μεταξύ των δύο σταγονιδίων.

“Η δυναμική ανάκαμψης παράγεται επειδή τα σταγονίδια όχι μόνο βρίσκονται σε κατάσταση Leidenfrost με το υπόστρωμα, αλλά βιώνουν επίσης το φαινόμενο Leidenfrost μεταξύ τους τη στιγμή της πρόσκρουσης.” Γράφει η ομάδα.

“Αυτό προκαλείται από διαφορετικές θερμοκρασίες βρασμού και, επομένως, η θερμότερη εμβάπτιση λειτουργεί ως καυτή επιφάνεια για την πτώση με χαμηλότερο σημείο βρασμού, με αποτέλεσμα τρεις ζώνες επαφής στην κατάσταση Leidenfrost ταυτόχρονα. Ονομάσαμε αυτό το σενάριο τριπλό φαινόμενο Leidenfrost.”

Η αναζήτηση δημοσιεύτηκε στο Επιστολές Φυσικής Ανασκόπησης.