Naukowcy doprowadzili do lewitacji lodowego krążka. Zjawisko Leidenfrosta wszechstronniejsze niż sądzono

Podniesienie temperatur do odpowiednio wysokich wartości sprawia, że woda, lód i para wodna zachowują się w naprawdę zaskakujący sposób.

W listopadzie ubiegłego roku pisałem o uwiecznieniu nieznanej wcześniej formy zjawiska Leidenfrosta. Teraz przyszedł czas na aktualizację informacji w tej sprawie. Na łamach Physical Review Fluids ukazał się bowiem artykuł poświęcony dokonaniom Jonathana Boreyko oraz Mojtaby Edalatpoura. Duet naukowców postanowił przekonać się, czy lód również może doświadczać zjawiska Leidenfrosta.

Czytaj też: Lód superjonowy odtworzony w laboratorium. To właśnie on może tworzyć planety pozasłoneczne

Wróćmy jednak do początków całej historii. Za opisaniem tego zjawiska, co nastąpiło w XVIII wieku, stał Johann Gottlob Leidenfrost. Niemiec jako pierwszy udowodnił, iż kropla cieczy spadająca na rozgrzaną powierzchnię nie wyparuje od razu, lecz zachowa swój kształt i zacznie wykonywać gwałtowne ruchy.

Zjawisko Leidenfrosta zostało opisane w połowie XVIII wieku

Taki efekt pojawia się już przy temperaturze powierzchni rzędu 150 stopni Celsjusza. W takich okolicznościach pod kroplą pojawia się para wodna tworząca swego rodzaju poduszkę. Kropla zaczyna się unosić i zachowywać niczym krążek od hokeja przesuwający się po tafli lodu. Boreyko i Edalatpour postanowili wyjaśnić, czy na takich samych zasadach mógłby zachowywać się lód.

W przeciwieństwie do wody, która potrzebowała „zaledwie” 150 stopni Celsjusza do zapoczątkowania zjawiska Leidenfrosta, lód okazał się nieco bardziej wymagający. Ten sam efekt uzyskano dopiero przy 550 stopniach Celsjusza. Przy niższych temperaturach woda znajdująca się pod lodem wrzała na skutek bezpośredniego kontaktu z powierzchnią.

Czytaj też: Innowacyjna metoda wytwarzania „zielonego” amoniaku. Ekolodzy będą zadowoleni

Lewitowanie lodu jest znacznie trudniejsze niż lewitowanie kropli wody. Wymiana ciepła spada, gdy tylko zaczyna się lewitacja, ponieważ gdy ciecz lewituje, to przestaje wrzeć. Unosi się nad powierzchnią, ale nie dotyka jej, a kontakt powoduje wrzenie. Tak więc, jeśli chodzi o przenoszenie ciepła, lewitacja jest fatalna.

stwierdził Boreyko

Wbrew pozorom, obserwacje dokonane w ramach przytoczonych badań mogą przynieść szereg praktycznych korzyści. Wymiana ciepła odgrywa bowiem ważną rolę w chłodzeniu serwerów czy silników. Zastosowanie lodu w elektrowniach jądrowych mogłoby umożliwić szybkie chłodzenie bądź pełnić rolę hamulca bezpieczeństwa w przypadku awarii zasilania czy też w czasie serwisowania tamtejszego sprzętu. W grę wchodzi nawet wykorzystanie tych ustaleń na potrzeby metalurgii, zwiększając wytrzymałość stopów.