@ 2021.11.24 , 00:38

三重莱顿弗罗斯特效应 平底锅底部的一滴乙醚和一滴水

大概是9月份的时候,新鲜事分享了一篇小学堂:WHY 落进平底锅的水珠会在油上面来回滚动。里面提到了所谓的顿弗罗斯特效应 Leidenfrost effect。

现在,科学家又有了新的发现。

高于 193 °C 时,平底锅中的水会发生一些奇妙的事。

所谓的莱顿弗罗斯特效应,当我们将水洒在热表面上时,水滴会漂浮在表面上方的一层蒸汽上。它们比在较低(但仍高于沸点)温度下停留的时间反而还要长一、两分钟,在蒸发之前会在锅底滚动。

所有不同类型的液体都会发生这种情况,只要表面温度比每种特定液体的沸点高得多就行。但研究人员刚刚发现了更有趣的事情——这种效应甚至可以发生在两滴不同液体之间,导致它们的液滴来回“反弹”。

由第一作者、普埃布拉大学的物理学家 Felipe Pacheco-Vázquez 领导的研究小组分享了水、乙醇、甲醇、氯仿和甲酰胺等液体,探索每种液体的液滴组合是否会直接“凝聚”变成一个液滴,或者会“连续反弹”(相互反弹几次)。

他们通过使用一个稍微向内倾斜的小金属板并将其加热到 250℃ 来实现这一点,这远高于任何液体的沸点(从丙酮的 50°C 到甲酰胺在实验室所处海拔的146°C沸点) .

然后加入一大滴清澈的液体和一小滴染蓝色的液体,他们开始观察。有些——当两滴都是相同类型的液体或沸点相似的液体时——一旦它们在板的最低点滑入彼此,就会立即合并。

其他人在合并之前花时间。看起来很像是小水滴在大水滴上弹跳。

该团队在新论文中写道:“直接聚结持续几毫秒,主要观察到相同液体(例如水-水)或具有相似特性的液体(例如乙醇-异丙醇)的液滴。相比之下,性质差异很大的液滴(例如水-乙醇或水-乙腈)会在几秒钟甚至几分钟内保持弹跳,同时它们会蒸发,直到达到最终聚结的临界尺寸。”

最终,在蒸发速度更快的液体收缩到特定大小后,两滴结合在一起,然后“爆裂”——你得到的是一种稍大的液体混合物,而不是两种。

该团队认为,这种弹跳实际上是一种“三重莱顿弗罗斯特效应”,其中液滴不仅会在热板表面形成绝缘蒸汽层,而且还会在两个液滴之间形成绝缘蒸汽层。

该团队写道:“产生弹跳动力学是因为液滴不仅于基底处于莱顿弗罗斯特状态,而且在碰撞的那一刻它们之间也会经历莱顿弗罗斯特效应。”

“这是由于它们的沸点不同而发生的,因此,较热的液滴作为低沸点液滴的热表面,同时产生莱顿弗罗斯特状态的三个接触区。我们称这种情况为三重莱顿弗罗斯特效应。”

该研究已发表在《物理评论快报》上。

https://www.sciencealert.com/we-ve-just-discovered-a-new-kind-of-leidenfrost-effect


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