Потрясающее видео показывает новый тип эффекта Лейденфроста, которого мы никогда раньше не видели.

При температуре выше 193 ° C (379 ° F) с водой в вазе происходит нечто волшебное.

Так называемый эффект Лейденфроста, когда вы распыляете воду на горячую поверхность, капли плавают над поверхностью на слое пара. Они продолжают кружиться на мгновение или две дольше, чем если бы они были при более низкой температуре (но все еще выше кипения), и скользят по сковороде, прежде чем испариться.

Это происходит со всеми типами жидкостей, если температура намного выше точки кипения каждой конкретной жидкости. Но исследователи обнаружили кое-что еще более интересное — этот эффект может возникать даже между двумя каплями разных жидкостей, заставляя их отскакивать друг от друга.

Группа исследователей во главе с первым автором, физиком из Университета Пуэблы Фелипе Пачеко Васкесом, изучала такие жидкости, как вода, этанол, метанол, хлороформ и др. формамид, и проанализировал, будут ли две капли из каждой группы жидкостей немедленно «объединиться» в одну каплю или отскочить обратно (отскакивать друг от друга несколько раз).

Они сделали это, используя небольшую металлическую пластину с небольшим внутренним наклоном и нагревая ее до 250 °, что было намного выше любой из точек кипения жидкости (которая варьировалась от 50 ° C для ацетона до 146 ° C в формамиде, работающем на лабораторных высотах). ).

Затем большую каплю одной жидкости добавляли к маленькой, окрашенной в синий цвет, и наблюдали, что произошло. Некоторые — когда обе капли жидкости одного и того же типа или жидкостей с одинаковыми температурами кипения — мгновенно сливаются, как только они скользят друг в друга в самой нижней точке на пластине.

Другие не торопились, прежде чем слиться. Они были очень похожи на маленькую каплю, отскакивающую от большой капли. Вы можете увидеть это между этанолом (маленькая капля) и водой (большая капля) ниже на видео:

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

«Прямое плавление продолжается несколько миллисекунд и наблюдается в основном в каплях той же жидкости (например, вода-вода) или жидкостях с аналогичными свойствами (например, этанол-изопропанол)», Команда пишет на новой бумаге.

«Напротив, капли с большими различиями в свойствах (например, вода-этанол или вода-ацетонитрил) продолжают отскакивать в течение нескольких секунд или даже минут, поскольку они испаряются, пока не достигнут критического размера, чтобы окончательно слиться».

В конце концов, после того, как жидкость, которая испаряется быстрее, сжимается до определенного объема, две капли объединяются, а затем «взрываются» — у вас появляется одна немного более крупная смесь жидкостей вместо двух.

Из приведенной ниже таблицы вы можете увидеть, была ли какая-либо из двух жидкостей вместе (c), отскочила (r), образовала смесь обоих (c / y) или, в особых случаях, оставалась на отдельных фазах, потому что их нельзя было смешать (x ).

Результат столкновения двух капель Лейденфроста. (Пачеко Васкес и др., PRL, 2021)

Команда предполагает, что этот отскок на самом деле является «тройным эффектом Лейденфроста», при котором капли не только попадают в изолирующий паровой слой с поверхности горячей пластины, но и между двумя каплями.

«Динамика отскока возникает потому, что капли не только находятся в состоянии Лейденфроста с субстратом, они также испытывают эффект Лейденфроста между собой в момент удара», Команда пишет.

«Это вызвано разными температурами кипения, и, следовательно, более горячий провал действует как горячая поверхность для капли с более низкой температурой кипения, что приводит к одновременному образованию трех контактных зон в состоянии Лейденфроста. Мы назвали этот сценарий тройным эффектом Лейденфроста».

Поиск был опубликован в Письма с физическими проверками.