Estudio: El efecto Leidenfrost se da en las tres fases del agua: sólida, líquida y vapor

Video en cámara lenta de hielo hirviendo, un proyecto de investigación del Laboratorio de Fluidos e Interfaces Inspirados en la Naturaleza en Virginia Tech.

Rocíe unas gotas de agua en una sartén muy caliente y se elevará en el aire, deslizándose alrededor de la sartén con un abandono salvaje. Los físicos de Virginia Tech han descubierto que esto también se puede lograr colocando un disco de hielo delgado y plano sobre una superficie de aluminio caliente, según nuevo papel Publicado en la revista Physical Review Fluids. El problema: hay que alcanzar una temperatura crítica mucho más alta antes de que el disco de hielo pueda subir.

como somos mencioné anteriormenteEn 1756 un científico alemán llamado Johann Gottlob Leidenfrost mencionado darse cuenta por el insólito fenómeno. Señaló que el agua generalmente salpica en una sartén muy caliente y se evapora muy rápidamente. Pero si la temperatura de la olla está muy por encima del punto de ebullición del agua, se formarán «gotas brillantes parecidas al mercurio» y volarán por la superficie. llamado «Efecto Leidenfrost en honor a él.

En los siguientes 250 años, los físicos encontraron una explicación viable de por qué sucedió esto. Si la superficie está al menos a 400 grados Fahrenheit (muy por encima del punto de ebullición del agua), se forman cojines de vapor de agua debajo, manteniéndolo elevado. El efecto Leidenfrost también funciona con otros líquidos, incluidos los aceites y el alcohol, pero la temperatura a la que aparece será diferente.

fenómeno todavía fascinante físicos. Por ejemplo, en 2018, Descubierto por físicos franceses Que las gotas no solo corren sobre una almohada de vapor; Mientras no sea demasiado grande, también se empuja a sí mismo. Esto se debe a un desequilibrio del flujo de fluido dentro de las gotas de Leidenfrost, actuar como Pequeño disco interno. Las gotas grandes mostraban un flujo equilibrado, pero a medida que las gotas se evaporaban, se hacían más pequeñas (alrededor de medio milímetro de diámetro) y más esféricas, se producía un desequilibrio de fuerzas. Esto hizo que las gotas giraran como una rueda, con la ayuda de una especie de efecto de «trinquete» al inclinarse hacia abajo en la misma dirección que el fluido que fluye en la gota. Los físicos franceses llamaron a su descubrimiento la «rueda de Leidenfrost».

En 2019, un equipo internacional de científicos Finalmente determiné la fuente. Del sonido de crujido que lo acompaña informado por Leidenfrost. Científicos Lo encontré Depende del tamaño de la gota. Las gotas pequeñas se deslizarán de la superficie y se evaporarán, mientras que las gotas más grandes explotarán con esta aparente fractura. El culpable son las partículas contaminantes que se encuentran en casi cualquier líquido. Las gotas más grandes comenzarán con una mayor concentración de contaminantes, y esta concentración aumenta a medida que las gotas se contraen. Terminan en una concentración tan alta que las partículas forman lentamente una especie de costra alrededor de la gota. Este proyectil interfiere con el cojín de vapor que mantiene la gota en alto y explota cuando toca la superficie.

Y el año pasado, los científicos del MIT determinaron por qué las gotas se impulsan a través de una superficie de aceite caliente 100 veces más rápido que el metal expuesto. Bajo las condiciones adecuadas, se formó una película delgada fuera de cada gota, como un manto. A medida que la gota se calentaba, se empezaron a formar pequeñas burbujas de vapor de agua entre la gota y el aceite, y luego se alejaron. Las burbujas subsiguientes normalmente se formaron cerca de los mismos puntos, formando un solo camino de vapor que impulsaría la gota en la dirección preferida.

Pero, ¿se puede lograr el efecto Leidenfrost con nieve? Eso es lo que el equipo de Virginia Tech se propuso descubrir. «Hay mucho trabajo sobre el levantamiento de líquidos, queríamos hacer una pregunta sobre el levantamiento de hielo». El coautor Jonathan Boreko dijo:. «Comenzó como un proyecto de curiosidad. Nuestra investigación estuvo motivada por la cuestión de si es posible o no obtener un efecto Leidenfrost trifásico con sólido, líquido y vapor».

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