• 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

Квантовый компьютер с «классической» архитектурой — в тысячу раз меньше кубитов и неплохая эффективность

Предложенная архитектура квантового компьютера. / © Gouzien & Sangouard / Автор: Visellia Orfius Кубит — квантовый аналог бита,...

Физики вывели формулу для формы яблока и подтвердили ее экспериментально

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

Давление помогло превратить проводник в изолятор и обратно

Круглые ионы Mn окружены частицами дисульфида: слева направо плотность их расположения возрастает / ©Dean Smith, Argonne National Lab...

Физики выяснили, как лучше всего останавливать песчаные дюны

© Shena Tschofen / flickr / Автор: Cloelia Andronicus По мере расширения пустынь песчаные дюны все больше угрожают...

ЦЕРН прекратит сотрудничество с Россией и Белоруссией

ALICE — один из семи экспериментальных детекторов, сооруженных на Большом адронном коллайдере в ЦЕРН / © Maximilien Brice,...

Математики создали уравнение для точного описания движения жидкостей и газов в сложных средах

Схема движения частицы в молекулярной решетке и новая формула диффузионного движения / © Бристольский университет / Автор: Telestis...

Физики предложили способ сделать квантовые компьютеры дешевле и практичнее

© Matthias Weinberger / flickr / Автор: Regulus Tremerus В своей работе исследователи использовали архитектуру квантового компьютера, основанную...

Новая теория квантовой гравитации утверждает, что ни один объект не имеет точно определенной массы

Художественная версия рисунка из первой статьи авторов новой гипотезы. На нем, крайне схематично, изображен эксперимент, в котором тяжелые...

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 /...

Разработана дешевая технология получения питьевой воды из сухого пустынного воздуха

Тестирование прототипа устройства для получения воды из воздуха с помощью новой супергигроскопичной полимерной пленки / © Youhong Guo...

Опоздав на 10 лет, США, наконец, «зажгли плазму». Но выиграли от этого военные, а не термоядерная энергетика

Вакуумная камера National Ignition Facility. В отличие от токамаков и других термоядерных реакторов с магнитным удержанием плазмы, тут...

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...

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...

Отныне планета Земля весит шесть роннаграммов: новые префиксы в системе СИ

Отныне на вопрос, сколько весит наша планета, можно смело отвечать: шесть роннаграммов / © NASA Earth Observatory /...

Магнитное поле помогло лазерам сжать капсулу с термоядерным топливом

Измеренное распределение плотности плазмы в момент сжатия в отсутствие магнитного поля (слева) и после приложения к капсуле поля...

Это прорыв — созданы надежные кубиты в ультрахолодных полярных молекулах

Экспериментальная установка / © Gregory et al. / Автор: Владимир Богданов Одно из существенных ограничений при создании квантового...

Лазерный тандем объединит кильватерные ускорители электронов в коллайдер

Художественная интерпретация лазерного кильватерного ускорения и его схема. Оранжевым показан лазерный импульс, красным – ускоряемые электроны, а высота...

Физики впервые воссоздали экзотическую «частицу X» времен Большого взрыва

Детектор CMS / © Mike Procario / Flickr / Автор: Павел Сорокин Прежде чем сформировать стабильные частицы —...

Японские ученые создали светящиеся квантовые точки из рисовой шелухи

©Greg Donohue, Flickr / Автор: Ptolemocratia Acerronius Квантовые точки — одна из самых перспективных технологий микроэлектроники. Так называют...

В России научились производить собственные мощные клистроны

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