Физики заставили воду кипеть без пузырьков

Металлические сферы с гидрофильным (слева) и гидрофобным покрытием. Кадр из видео исследователей - Vakarelski et al., Nature, 2012

Ученые показали, что слой пара, который предохраняет от мгновенного выкипания капли воды на раскаленной сковородке, можно создать и при гораздо более низкой температуре. Работа физиков опубликована в журнале Nature, а ее краткое содержание приводит Nature News.

Явление, благодаря которому капли воды на раскаленной сковородке катаются, словно шарики ртути, а не испаряются мгновенно, физики называют эффектом Лейденфроста. Испарение при этом происходит без пузырьков - только на границе тел, а не в объеме жидкости. Это происходит потому, что во время контакта жидкости с телом, нагретым до определенной температуры, между ними образуется слой пара, сильно препятствующий теплообмену. Такая температура называется точкой Лейденфроста. Для воды она составляет обычно чуть менее 200 градусов Цельсия.

При падении температуры нагретого тела ниже этой точки слой пара исчезает, жидкость приходит в непосредственный контакт с твердой поверхностью и скорость теплообмена резко увеличивается. При этом происходит взрывное вскипание во всем объеме жидкости.

В ходе исследования авторы нагревали металлические сферы, опускали их в воду и записывали происходящие процессы на видео. При этом некоторым сферам придавали водоотталкивающие свойства с помощью нанесения микротекстуры и химических покрытий.

Ученые показали, что если придать поверхности твердого тела сильные водоотталкивающие свойства, то точку Лейденфроста можно понизить до температуры кипения жидкости. В таком случае кипение происходит без образования пузырьков.

Теоретически возможна стабилизация слоя пара на границе жидкости даже ниже температуры кипения. Этого, однако, авторам пока не удалось продемонстрировать. Если их исследования увенчаются успехом, то подобные гидрофобные поверхности можно будет применить в кораблестроении. Стабилизированный слой пара между корпусом судна и водой может резко снизить трение и энергозатраты на перевозку.

Ранее другая группа инженеров также показала, что придание границе фаз особой текстуры сильно влияет на ее теплопроводность. Тогда перед исследователями стояла обратная задача - не уменьшения, а увеличения энергообмена.

Обсудить
Наука и техника00:04 9 августа

Харе Гитлер!

Пережившие войну нацисты нашли спасение в йоге и гомосексуализме
Папенькин сынок
Школьник-миллионер утопает в роскоши и не стесняется это демонстрировать
Oleg Tinkov, Chairman of Tinkoff Credit Systems, reacts during an interview with Reuters' journalists in Moscow September 25, 2012. REUTERS/William Webster (RUSSIA - Tags: BUSINESS PROFILE)«Блогеры за бабки мать родную продадут»
За что в сети ненавидят Тинькова, боятся Галустяна и унижают белорусов
«Никогда не гуглите это!»
Кто и зачем снял самое отвратительное видео в истории интернета
История пикапов Ford
От «Жестянки Лиззи» до 750-сильной «Супер-змеи»
Невероятные истории из автосервисов
Непридуманные истории, рассказанные механиками из разных стран
В какие истории попадают бабушки за рулем
Что происходит, когда дамы в возрасте пытаются быть в тренде
Убить за девять минут
Машины, которые попали в аварию, едва успев покинуть автосалон