• Виктор
  • Статьи
  • 1 мин. чтения

Ученые объяснили необычное поведение капель воды на покрытой маслом поверхности


©Kripa Varanasi, Victor Leon, MIT / Автор: Наталья Федосеева

Капля воды легко и быстро «скользит» по раскаленной поверхности сковороды. Это поведение хорошо известно и изучено. Его связывают с эффектом Лейденфроста: если поверхность нагрета выше точки кипения жидкости, под каплей моментально образуется прослойка пара. Она замедляет испарение самой капли и снижает трение между ею и поверхностью, позволяя двигаться по ней, словно по льду. Любопытно, что эффект Лейденфроста проявляется и в такой далекой области, как появление араниеформ — «паукообразных» геологических образований на Марсе.

Однако, если сковорода покрыта маслом, температура кипения которого намного выше, паровой прослойки не появляется. Тем не менее капли скользят по такой поверхности намного легче, чем по чистой. Наблюдения показывают, что скорость их может быть в 10 и даже в 100 раз выше. Объяснить подобный эффект удалось лишь недавно. Об этом рассказывается в статье Крипы Варанаси (Kripa Varanasi) и его коллег из Массачусетского технологического института (MIT), опубликованной в журнале Physical Review Letters.

©Kripa Varanasi, Victor Leon, MIT

Ученые провели наблюдения с помощью микроскопа и высокоскоростной видеокамеры, способной снимать до 100 тысяч кадров в секунду. Оказалось, при соответствующих значениях температуры, вязкости и толщины жирного слоя масло образует тонкое покрытие на капле. Температура кипения этого покрытия намного выше, чем у воды. Поэтому, когда она начинает испаряться — прежде всего с нижней стороны, которая находится ближе к раскаленной поверхности, — под слоем масла образуются крошечные пузырьки.

Неравномерные бугры снижают сцепление капли с поверхностью. К тому же эти заполненные паром полости затрудняют передачу тепла и еще создают температурные неоднородности, которые вызывают вибрацию капли и облегчают ее движение. При этом давление внутри таких пузырьков быстро растет, пока масляный слой не разрывается. Вырываясь наружу, пар толкает каплю вперед с помощью реактивной тяги, словно воздух, вылетающий из продырявленного шарика.

Авторы надеются, что обнаруженный эффект найдет применение в микрофлюидике, позволяя ускорить движение микроскопических капель жидкости. Кипение воды и образование пузырьков пара начинаются в определенных участках капли — центрах нуклеации. Ученые полагают, что вскоре они научатся контролировать положение этих центров и в итоге смогут точно управлять движением кипящих капель на масляной поверхности.


Source: https://oaoo.ru/nauka/ychenye-obiasnili-neobychnoe-povedenie-kapel-vody-na-pokrytoi-maslom-poverhnosti.html

Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии
guest

В честь нового запуска БАК: как физики разобрали Вселенную на шестеренки

Большой адронный коллайдер – самый большой ускоритель в истории. /(с)Maximilien Brice/CERN. / Автор: Messiena Lucretius Большой адронный коллайдер...

Ученые научились создавать алмазы пониженной хрупкости

©Jared Tarbell, Flickr / Автор: Наталья Федосеева Алмаз — самый твердый минерал в природе. Однако оборотной стороной этого...

В погоне за миллионом кубитов

C. Lackner / Ars Electronica (CC BY-NC-ND) / Автор: Ptolemocratia Acerronius (Продолжение. Начало см. тут: 1, 2). В...

Японские ученые научились предсказывать цунами по космическим частицам

Один из мюонных детекторов TS-HKMSDD / © Hiroyuki Tanaka, Muographix / Автор: Екатерина Лебедева Для многих густонаселенных прибрежных...

Физики предложили два новых способа превращать инфракрасный свет в видимый

© Wikimedia / Автор: Ирина Мельникова Инфракрасным светом называют электромагнитное излучение с длиной волны большей, чем у красного...

Физики изучили ударные волны при открытии шампанского

©Svante Adermark / Автор: Дмитрий Жуков Игра шампанского начинается с «зарождения» — нуклеации — пузырьков на стеклянной стенке....

В России научились производить собственные мощные клистроны

Прототип разработанного в ИЯФ СО РАН клистрона успешно прошел двухмесячные тесты на стенде / ©Егор Быковский / Автор:...

Американские физики на доли секунды создали «горящую» плазму, необходимую для термоядерного синтеза

Иллюстрация эксперимента: лучи лазера проникают в хольраум с обоих концов и нагревают мишень. / © Lawrence Livermore National...

Японские ученые испытали подземную навигацию с использованием космических частиц

Появление мюонов в атмосфере: взгляд художника / ©The Royal Society / Автор: Анастасия Кожевникова Не секрет, что системы...

Объединяй и властвуй — как создать из квантовых компьютеров квантовый интернет

©Pixabay / Автор: Sycophanta Duccius (Окончание. Начало см. тут: 1, 2, 3). Это началось очень, очень давно. В 9 вечера...

Парадокс чайного листа Эйнштейна привел к самопроизвольному формированию ценного материала

© Flickr / Автор: Ptolemocratia Acerronius В 1926 году Альберт Эйнштейн представил доклад для Прусской академии наук, который...

Глаза трилобитов вдохновили ученых на создание камеры с рекордной глубиной резкости

Строение глаза Dalmanitina socialis/ ©NIST / Автор: Никита Тарасов Трилобиты — вымершие морские членистоногие, населявшие океаны 250-543 миллиона...

Физики впервые «сделали рентген» отдельным атомам

Кольцо супрамолекулярного комплекса, в центре которого находится одиночный атом железа / ©Ajayi et al., 2023 / Автор: Ирина...

Эксперименты показали связь полярных сияний с волнами плазмы

©Austin Montelius, University of Iowa / Автор: Александр Литвинов Когда поток заряженных частиц устремляется из космоса к Земле,...

Ученые объяснили необычное поведение капель воды на покрытой маслом поверхности

©Kripa Varanasi, Victor Leon, MIT / Автор: Наталья Федосеева Капля воды легко и быстро «скользит» по раскаленной поверхности...

Китайский термоядерный реактор установил новый рекорд непрерывной работы плазмы при высокой температуре

EAST / ©XinHua / Автор: Euclio Drusus Китайские ученые установили новый рекорд работы термоядерного реактора EAST. Во время...

Китайские инженеры научились добывать водородное топливо из морской воды

©Nanjing Tech University / Автор: Caristania Fabricius Водород считается одним из самых перспективных видов топлива будущего. Его сжигание...

Исследователи нашли потенциальный способ передачи звука в космосе

Эффект «вакуумного туннелирования фононов» в представлении художника / ©University of Jyväskylä / Автор: Messiena Lucretius Звук — упругие...

Математики определили оптимальную форму тяжелых камней для «выпекания блинчиков» на воде

©Paul Rowlett, Flickr / Автор: Татьяна Соловьёва Бросание камня в воду так, чтобы тот несколько раз отскочил от...

Microsoft закупила энергию от термоядерного реактора с 2028 года

Стартап разрабатывает весьма необычный типа термоядерного реактора / ©Helion Energy / Автор: Lampronia Auxilius Американский стартап Helion Energy...