• 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

Энергия от окон: ученые изобрели почти прозрачные солнечные батареи

Небоскребы в Шанхае / ©Ermell, Wikimedia Commons / Автор: Ptolemocratia Acerronius Исследовательская группа из японского Университета Тохоку разработала...

Физики охладили массивный объект почти до абсолютного нуля

Одно из зеркал LIGO / ©Matt Heintze, Caltech, MIT, LIGO Lab / Автор: Sycophanta Duccius Обсерватория LIGO —...

Меньше точности, больше удобства: хронометристы отказались от «лишних» секунд

Точность международного времени требует постоянной корректировки часов / © wikipedia.org / Автор: Иван Беляев Подобно тому, как к...

В России выдан патент на вечный двигатель. Официально и по всем правилам

Едва ли не с момента зарождения инженерного дела в далеком прошлом человечество пытается строить машины, обеспечивающие вечное безостановочное...

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...

Физики впервые «сделали рентген» отдельным атомам

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

В составе астероидов заподозрили неизвестные типы «сверхплотной» материи

Астероид Психея в представлении художника / © NASA / Автор: Milonia Larcius В середине XX века советский физик-ядерщик...

Физики узнали, как правильно мыть руки

Кадр из фильма «Авиатор» (2004) / © Gifer / Автор: Павел Сорокин То, что соблюдение правил гигиены, особенно...

Спад антропогенных выбросов СО2 во время пандемии никак не помешал росту его концентрации в атмосфере

Океан поглощает не менее четверти от антропогенных выбросов углекислого газа. Однако по мере потепления он будет делать это...

Землетрясение в Спитаке

Фото: Adam Jones from Kelowna, BC, wikimedia.org / Автор: Михаил Григорьев На исходе утра 7 декабря 1988 года...

Новый керамический материал светится при деформации

©Lothar Wondraczek, Friedrich Schiller University Jena / Автор: Артем Фомин Немецкие ученые создали прозрачную и твердую стеклокерамику, которая...

Физики предложили построить коллайдер на Луне

Симуляция распада бозона Хиггса на мюоны / ©CERN Photolab / Автор: Regulus Tremerus Ученые оценили перспективы строительства гигантского...

Базовый принцип теории относительности выдержал новую строгую проверку

©Rémy Parot, Mira Productions, CNES / Автор: Lampronia Auxilius Если пренебречь сопротивлением воздуха, то предметы падают на Землю...

Физики вывели формулу для формы яблока и подтвердили ее экспериментально

Как физики видят яблоко / © Harvard SEAS / Автор: Milonia Larcius Форма яблока — одна из самых...

Новые эксперименты подтвердили, что электроны «круглые»

©JILA, Steven Burrows / Автор: Михаил Григорьев Электрон — заряженная частица, несущая элементарный, минимально возможный заряд. Однако заряд...

Создано двухмерное сверхтвердое тело

Создано двухмерное сверхтвердое тело / ©www.sciencealert.com / Автор: Visellia Orfius Существование сверхтвердых тел было предсказано в 1969 году...

Физики изучили ударные волны при открытии шампанского

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

Предложен эксперимент для измерения массы информации

©CERN / Автор: Ольга Кузьмина Еще в прошлом веке Рольф Ландауэр из IBM предположил, что при стирании информации...

Ученые раскрыли секрет свинга в джазе

Ученые раскрыли секрет свинга в джазе / ©Getty images / Автор: Lampronia Auxilius Свингом называют особый джазовый ритмический...

Жидкий литий избавил ионы в пучке от лишних электронов

Разделитель изотопов и сборка детекторов распада в лаборатории по исследованию пучков редких изотопов FRIB. / © https://www.ornl.gov/project/frib-decay-station /...