Étude : L’effet Leidenfrost se produit dans les trois phases de l’eau : solide, liquide et vapeur

Vidéo au ralenti de l’ébullition de la glace, un projet de recherche du Laboratoire des fluides et interfaces inspirés de la nature de Virginia Tech.

Saupoudrez quelques gouttes d’eau sur une casserole très chaude et elle s’envolera dans les airs, glissant autour de la casserole avec un abandon sauvage. Les physiciens de Virginia Tech ont découvert que cela peut également être accompli en plaçant un mince disque plat de glace sur une surface d’aluminium chauffée, selon nouveau papier Publié dans la revue Physical Review Fluids. Le problème : il y a une température critique beaucoup plus élevée à atteindre avant que le disque de glace ne puisse monter.

comme nous sommes j’ai mentionné plus tôt, en 1756, un scientifique allemand nommé Johann GottlobLeidenfrost mentionné le remarquer pour le phénomène inhabituel. Il a noté que l’eau éclabousse généralement une casserole très chaude et s’évapore très rapidement. Mais si la température de la casserole est bien au-dessus du point d’ébullition de l’eau, des « gouttelettes brillantes ressemblant à du mercure » se formeront et voleront à travers la surface. appelé « Effet Leidenfrost en son honneur.

Au cours des 250 années suivantes, les physiciens ont trouvé une explication viable pour expliquer pourquoi cela s’est produit. Si la surface est d’au moins 400 degrés Fahrenheit (bien au-dessus du point d’ébullition de l’eau), des coussins de vapeur d’eau ou de vapeur se forment en dessous, la maintenant surélevée. L’effet Leidenfrost fonctionne également avec d’autres liquides, y compris les huiles et l’alcool, mais la température à laquelle il apparaît sera différente.

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phénomène toujours fascinant Physiciens. Par exemple, en 2018, Découvert par des physiciens français Que les gouttes ne coulent pas seulement sur un coussin de vapeur ; Tant qu’il n’est pas trop grand, il se pousse aussi. Cela est dû à un déséquilibre du flux de fluide dans les gouttelettes de Leidenfrost, agissent comme Petit lecteur interne. Les grosses gouttes montraient un écoulement équilibré, mais au fur et à mesure que les gouttes s’évaporaient, devenant plus petites (environ un demi-millimètre de diamètre) et plus sphériques, un déséquilibre des forces s’est produit. Cela a fait tourner les gouttelettes comme une roue, aidée par une sorte d’effet de « cliquet » d’inclinaison vers le bas dans la même direction que le fluide s’écoulant dans la goutte. Les physiciens français ont appelé leur découverte la « roue de Leidenfrost ».

En 2019, une équipe internationale de scientifiques J’ai enfin déterminé la source D’après le craquement qui l’accompagne rapporté par Leidenfrost. Scientifiques trouvé Cela dépend de la taille de la goutte. Les gouttes plus petites glisseront de la surface et s’évaporeront, tandis que les gouttes plus grosses exploseront avec cette fracture apparente. Le coupable est les contaminants particulaires présents dans presque tous les liquides. Les gouttelettes plus grosses commenceront avec une concentration plus élevée de contaminants, et cette concentration augmente à mesure que les gouttelettes rétrécissent. Ils se retrouvent à une concentration si élevée que les particules forment lentement une sorte de croûte autour de la goutte. Ce projectile interfère avec le coussin de vapeur qui maintient la gouttelette en hauteur et explose lorsqu’il touche la surface.

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Et l’année dernière, les scientifiques du MIT ont déterminé pourquoi les gouttelettes sont propulsées sur une surface huileuse chaude 100 fois plus vite que le métal exposé. Dans les bonnes conditions, un film mince se forme à l’extérieur de chaque goutte, comme un manteau. Au fur et à mesure que la goutte devenait plus chaude, de petites bulles de vapeur d’eau ont commencé à se former entre la goutte et l’huile, puis se sont éloignées. Des bulles ultérieures se sont généralement formées près des mêmes points, formant un seul chemin de vapeur qui propulserait la gouttelette dans la direction préférée.

Mais pouvez-vous obtenir l’effet Leidenfrost avec de la glace ? C’est ce que l’équipe de Virginia Tech a entrepris de découvrir. « Il y a beaucoup de papier autour du levage de liquide, nous voulions poser une question sur le levage de glace », Le co-auteur Jonathan Borico a déclaré :. « Cela a commencé comme un projet de curiosité. Notre recherche a été motivée par la question de savoir s’il est possible ou non d’obtenir un effet Leidenfrost triphasé avec du solide, du liquide et de la vapeur. »

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