Fantastisk video avslöjar en ny typ av Leidenfrost-effekt som vi aldrig har sett förut

Bilder på b) Direkt koalescens och c) Konsekutiva studsar. (Pacheco-Vázquez et al., PRL, 2021)

Över 193 °C (379 °F) händer något nästan magiskt med vatten i en kastrull.

Kallas Leidenfrost-effekten, när du strö vatten på en varm yta flyter dropparna över ytan på ett lager av ånga. De håller sig kvar ett ögonblick eller två längre än de skulle göra vid en lägre (men fortfarande över kokpunkten) temperatur, och slingrar sig över pannan innan de avdunstar.

Detta händer med alla olika typer av vätskor, så länge som temperaturerna är mycket varmare än varje enskild vätskas kokpunkt. Men forskare har precis upptäckt något ännu mer intressant – att denna effekt kan uppstå även mellan två droppar av olika vätskor, vilket får dem att 'studsa' av varandra.

Teamet av forskare, ledda av första författaren, University of Puebla fysiker Felipe Pacheco-Vázquez, tittade på vätskor som vatten, etanol, metanol, kloroform och formamid , och analyserade huruvida två droppar av varje kombination av vätskor skulle 'sammanfalla' direkt till en enda droppe, eller skulle 'rebound' i följd (studsa av varandra några gånger).

De gjorde detta genom att använda en liten metallplatta med en liten lutning inåt och värma den till 250 grader, vilket var långt över någon av vätskornas kokpunkter (som sträckte sig från acetons 50 °C till formamids 146 °C på labbets höjd) .

En stor klar droppe av en vätska tillsattes sedan med en liten blåfärgad droppe och de såg vad som hände. Vissa – när båda dropparna var samma typ av vätska eller vätskor med liknande kokpunkter – smälte bara samman direkt, när de väl gled in i varandra vid den lägsta punkten på plattan.

Andra tog sig tid innan de slogs samman. De såg mycket ut som den lilla droppen som studsade på den stora. Du kan se detta mellan etanol (den lilla droppen) och vatten (den stora droppen) nedan i videon:

'Den direkta koalescensen varar i några millisekunder, och den observerades huvudsakligen med droppar av samma vätska (t.ex. vatten-vatten) eller vätskor med liknande egenskaper (t.ex. etanol-isopropanol),' skriver laget i en ny tidning.

'Däremot förblir droppar med stora skillnader i egenskaper (t.ex. vatten-etanol eller vatten-acetonitril) att studsa under flera sekunder, eller till och med minuter, medan de avdunstar tills de når en kritisk storlek för att slutligen smälta samman.'

Så småningom efter att vätskan som avdunstar snabbare krymper till en viss storlek, kombineras de två dropparna och sedan 'poppar' - du har en lite större blandning av vätskor som åker runt istället för två.

Du kan se från tabellen nedan om någon av de två vätskorna sammansmält (c), studsade tillbaka (r), gjorde någon kombination av båda (c/r), eller i speciella fall förblev som separerade faser eftersom de inte kan blandas ( s).

Resultatet av kollisionen av två Leidenfrost-droppar. (Pacheco-Vázquez et al., PRL, 2021)

Teamet föreslår att denna studsning faktiskt är en 'trippel Leidenfrost-effekt', där dropparna inte bara slutar med ett isolerande ångskikt från värmeplattans yta, utan också mellan de två dropparna.

'Den studsande dynamiken produceras eftersom dropparna inte bara är i Leidenfrost-tillstånd med substratet, de upplever också Leidenfrost-effekten mellan dem i kollisionsögonblicket.' skriver laget.

'Detta händer på grund av deras olika koktemperaturer, och därför fungerar den varmare droppen som en het yta för droppen med lägre kokpunkt, och producerar tre kontaktzoner i Leidenfrost-tillståndet samtidigt. Vi kallade det här scenariot för den tredubbla Leidenfrost-effekten.'

Forskningen har publicerats i Fysiska granskningsbrev .

Populära Kategorier: Natur , Samhälle , Tech , Åsikt , Miljö , Förklarare , Människor , Plats , Hälsa , Fysik ,

Om Oss

Publicering Av Oberoende, Beprövade Fakta Om Rapporter Om Hälsa, Rymd, Natur, Teknik Och Miljö.