اگر دیده اید که قطرات آب روی یک تابه یا تابه داغ می رقصند و می لرزند، اثر Leidenfrost را در عمل دیده اید. یا شاید قسمت Mythbusters را تماشا کرده باشید، جایی که آدام و جیمی انگشتان و دست‌های خیس خود را به سرب مذاب می‌برند و سالم بیرون می‌آورند.
تأثیر به این واقعیت بستگی دارد که خاک مرطوب است، بنابراین یک لایه آب روی آن و اطراف آن وجود دارد. در سرب مذاب، این لایه آبی می جوشد و بخار ایجاد می کند که رسانای ضعیفی برای گرما است. این گاز که بخار آب است، انگشت را به اندازه ای عایق می کند که برای مدت کوتاهی در سرب مذاب در دمای 328 درجه سانتیگراد (622 درجه فارنهایت) یا بالاتر غوطه ور شود.
به همین ترتیب، یک قطره آب روی یک اجاق گاز در لبه پایینی آن تبخیر می‌شود و یک بالشتک عایق ایجاد می‌کند که قطره را مانند یک مایع برای مدتی شگفت‌آور معلق نگه می‌دارد. اولین بار توسط پزشک آلمانی یوهان گوتلوب لیدنفراست در سال 1751 توصیف شد.
اکنون گروهی از دانشمندان مکزیک و فرانسه برای اولین بار نتایج آزمایش‌هایی را منتشر کرده‌اند که نشان می‌دهد دو قطره داغ از مایعات مختلف نیز می‌توانند به دلیل اثر لیدنفراست بین آن‌ها از روی یکدیگر جهش کنند. این گروه این را اثر سه‌گانه لیدنفراست می‌نامند، زیرا هر دو قطره در حال حاضر روی یک صفحه داغ هستند، اثر خود لیدنفراست را روی صفحه تجربه می‌کنند، و یک اثر لایدنفراست اضافی هنگام برخورد و جهش به یکدیگر، ایجاد سومین بالشتک بخار در سطح مشترک. برخورد بین قطره ها
در آزمایش‌ها، صفحه آلومینیومی داغ دارای سطح بالایی کمی مقعر برای نگه داشتن قطرات به سمت مرکز صفحه بود. برای قطرات آب با حجم 0.5 میلی لیتر (0.5 سی سی)، قطرات در دمای صفحه 210 درجه سانتیگراد وارد حالت لیدنفراست می شوند. در این مرحله، افت حدود 450 ثانیه (7.5 دقیقه) به دلیل گرمای نهان زیاد آب (مقدار گرمای لازم برای تبدیل آب از مایع به گاز در دمای ثابت) طول می کشد. سپس این قطره کاملاً تبخیر می شود و ناپدید می شود و به بخار آب تبدیل می شود.
مایعات دیگر دما و زمان های متفاوتی دارند: قطرات اتانول در حدود 150 درجه سانتیگراد وارد حالت لیدنفراست شده و حدود 200 ثانیه دوام می آورد و کلروفرم در حدود 150 درجه سانتیگراد به مدت 100 ثانیه. این مطالعه در پوئبلا، مکزیک، در حدود 2200 متر (7218 فوت، 1.37 مایل) بالاتر از سطح دریا انجام شد، به عنوان مثال، نقطه جوش آب تنها 93 درجه سانتیگراد (199 درجه فارنهایت) است. سایر خواص ترمودینامیکی ممکن است تنظیمات مشابهی داشته باشند.
پس از اینکه محققان دمای لیدنفراست را برای 11 مایع با ویسکوزیته پایین که هر کدام نقطه جوش متفاوتی داشتند، تعیین کردند، دو قطره از مواد مختلف را روی یک صفحه آلومینیومی داغ با دمای 250 درجه سانتیگراد (482 درجه فارنهایت) قرار دادند. هر قطره تحت تأثیر لیدنفراست خاص خود قرار گرفت و لایه‌ای از بخار در زیر آن قرار گرفت و در حالی که به سمت پایین به مرکز صفحه می‌رفت، شناور می‌شد. قطرات معلق در همان نزدیکی با هم برخورد می کنند.
در آن لحظه، یکی از این دو اتفاق افتاد: قطرات یا با هم ادغام شدند یا از یکدیگر پرش کردند.
اگر مایعات از یک ماده مانند آب-آب یا خواص مشابهی مانند اتانول-ایزوپروپانول داشته باشند، همجوشی در میلی ثانیه اتفاق می افتد.
در موارد جالب‌تر، قطرات از یکدیگر منعکس شدند. این زمانی اتفاق افتاد که قطرات از مایعات مختلفی مانند آب-اتانول یا آب-استونیتریل ساخته شده بودند. هر کس اثر لیدنفراست خود را به حرکت در می آورد. اما یک بالشتک بخار نیز اطراف هر قطره را در طرفین احاطه کرده بود، به طوری که در حالی که قطرات با هم برخورد می کردند، یک بالشتک بخار در آنجا وجود داشت که از ادغام قطرات جلوگیری می کرد. در واقع، سرعت برگشت یک قطره گاهی اوقات می‌تواند بیشتر از سرعت ضربه آن باشد، زیرا فشار در لایه بخار بین قطرات از لایه لیدنفراست دو قطره افزایش می‌یابد. همین لایه بخار همان چیزی است که از همجوشی اولیه جلوگیری می کند.
قطرات کوچکتر به طور مکرر از قطره بزرگتر به مدت چند ثانیه، گاهی چند دقیقه، منعکس می شوند (به ویدیوی بالا مراجعه کنید). در نهایت، زمانی که لایه بخار آن در طول برخورد تخلیه شد و قطرات در نهایت با هم ادغام شدند، قطره کوچکتر از شکل پنکیک به شکل کروی تبدیل شد. عکسبرداری از فرآیند با سرعت بالا نشان داد که قطر قطره کوچکتر قبل از ادغام به صورت خطی با زمان کاهش می یابد.
فقط دو پارامتر شرایط ادغام یا جهش مستقیم را تعیین می کند: تفاوت کشش سطحی بین مایعات (کشش سطحی یک ویژگی ذاتی مایع است که بر حسب واحد طول اندازه گیری می شود) یا تفاوت در دمای جوش. هنگامی که اختلاف در نقاط جوش زیاد باشد، قطره کوچکتر می تواند به شدت منفجر شود که کلروفرم گلیکول.
سایر دینامیک‌های مبتنی بر اثر لیدنفراست در سال‌های اخیر مورد مطالعه قرار گرفته‌اند، مانند قطرات خودکششی، چرخش طولانی‌مدت، نوسانات و قطرات در حال انفجار، که احتمال دستکاری اثر لیدنفراست بر روی قطرات را برای کاربردهای مهندسی و میکروسیال نشان می‌دهد. این کار مداوم برای درک اینکه چگونه قطرات لیدنفراست از مایعات مختلف برهمکنش دارند، بعد دیگری به کاربردهای بالقوه می‌افزاید.
© 2022 Science X Network
نقل قول: Levitating and Colliding Liquid Drops (2022، 14 ژانویه)، بازیابی شده در 14 ژانویه 2022 از https://phys.org/news/2022-01-levitating-colliding-liquid.html
این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هرگونه معامله منصفانه به منظور تحقیق یا مطالعه خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوا فقط برای مقاصد اطلاعاتی ارائه شده است.
[ad_2]
مقالات مشابه
- دانستني هاي جالب در مورد كفش
- شرکت صادرات و واردات کالاهای مختلف از جمله کاشی و سرامیک و ارائه دهنده خدمات ترانزیت و بارگیری دریایی و ریلی و ترخیص کالا برای کشورهای مختلف از جمله روسیه و کشورهای حوزه cis و سایر نقاط جهان - بازرگانی علی قانعی
- شرکت صادرات و واردات کالاهای مختلف از جمله کاشی و سرامیک و ارائه دهنده خدمات ترانزیت و بارگیری دریایی و ریلی و ترخیص کالا برای کشورهای مختلف از جمله روسیه و کشورهای حوزه cis و سایر نقاط جهان - بازرگانی علی قانعی
- آیات 1 تا 60 یوسف - تفسیر نور
- خارج از جعبه: 'شدید خارج از چهار چوب' — ناوارو در کلمات خود و بازار در رابطه با اقتصاد
- شرکت صادرات و واردات کالاهای مختلف از جمله کاشی و سرامیک و ارائه دهنده خدمات ترانزیت و بارگیری دریایی و ریلی و ترخیص کالا برای کشورهای مختلف از جمله روسیه و کشورهای حوزه cis و سایر نقاط جهان - بازرگانی علی قانعی
- جورج فلوید تظاهرات: فلوید را بازدیدکننده داشته است سایت از مرگ پدر; DC گسترش حکومت نظامی
- اتحادیه در جنگ داخلی آمریکا
- شرکت صادرات و واردات کالاهای مختلف از جمله کاشی و سرامیک و ارائه دهنده خدمات ترانزیت و بارگیری دریایی و ریلی و ترخیص کالا برای کشورهای مختلف از جمله روسیه و کشورهای حوزه cis و سایر نقاط جهان - بازرگانی علی قانعی
- شرکت صادرات و واردات کالاهای مختلف از جمله کاشی و سرامیک و ارائه دهنده خدمات ترانزیت و بارگیری دریایی و ریلی و ترخیص کالا برای کشورهای مختلف از جمله روسیه و کشورهای حوزه cis و سایر نقاط جهان - بازرگانی علی قانعی