Bίντεο: Το εκπληκτικό φαινόμενο Leidenfrost

Posted on 30/07/2013

2


Είναι δυνατόν να βυθίσει κάποιος το χέρι του σε ένα δοχείο με υγρό άζωτο (στους -200 βαθμούς Κελσίου) ή ακόμα χειρότερα σε δοχείο που περιέχει λιωμένο μέταλλο στους +400 βαθμούς Κελσίου και να μην πάθει τίποτε;

Η απάντηση είναι ναι, εξαιτίας του φαινομένου Leidenfrost (όμως, προσοχή! μην το προσπαθήσετε μόνοι σας γιατί είναι πολύ επικίνδυνο).

Τι είναι το φαινόμενο Leidenfrost;

Πιθανόν να έχετε δει μια σταγόνα νερού να αιωρείται και να κινείται χωρίς τριβή πάνω στο καυτό μάτι μιας κουζίνας. Πρόκειται, για τo φαινόμενο Leidenfrost.

leidenfrost1

Η δημιουργία ενός στρώματος ατμού μεταξύ σταγόνας και ματιού κουζίνας δρα ως θερμικός μονωτής, έτσι ώστε η σταγόνα να μην εξατμίζεται αμέσως

Το φαινόμενο αυτό παρατηρείται όταν ένα υγρό βρίσκεται σε επαφή με ένα υλικό που είναι εξαιρετικά θερμότερο από το σημείο ζέσης του υγρού.
Οφείλεται στην εξάτμιση ενός στρώματος νερού από τη σταγόνα που αφενός μεν κρατάει τη σταγόνα αιωρούμενη, ενώ ταυτόχρονα το στρώμα ατμού μεταξύ σταγόνας και του θερμότατου υλικού, δρα ως θερμικός μονωτής, μη επιτρέποντας την σταγόνα να εξατμιστεί αμέσως.

Χρόνοι ζωής σταγόνων (ο χρόνος μέχρι να εξατμιστούν εξολοκλήρου) πάνω σε μια καυτή μεταλλική επιφάνεια. Πέρα από την φυσική διαίσθηση, βλέπουμε ότι οι χρόνοι ζωής των σταγόνων είναι πολύ μεγαλύτεροι όταν η θερμοκρασία της επιφάνειας φτάνει στους 220 βαθμούς Κελσίου, σε σχέση με πολύ τις χαμηλότερες θερμοκρασίες.

Χρόνοι ζωής σταγόνων νερού (ο χρόνος μέχρι να εξατμιστούν εξολοκλήρου) πάνω σε μια καυτή μεταλλική επιφάνεια. Πέρα από την φυσική διαίσθηση, βλέπουμε ότι οι χρόνοι ζωής των σταγόνων είναι πολύ μεγαλύτεροι όταν η θερμοκρασία της επιφάνειας φτάνει στους 220 βαθμούς Κελσίου, σε σχέση με τις πολύ χαμηλότερες θερμοκρασίες.

Το φαινόμενο αναφέρθηκε από τον Hermann Boerhaave in 1732, ενώ η μελέτη του δημοσιεύθηκε για πρώτη φορά το 1756 από τον Γερμανό γιατρό και θεολόγο Johann Gottlob Leidenfrost [‘‘A Tract About Some Qualities of Common Water’’].

Ο αμερικανός φυσικός Jearl Walker πραγματοποίησε την πειραματική επίδειξη του φαινομένου Leidenfrost, βουτώντας το βρεγμένο με νερό χέρι του σε λιωμένο μέταλλο μολύβδου θερμοκρασίας 400 βαθμών Κελσίου! Ο ατμός του νερού δημιουργεί στιγμιαία θερμική μόνωση μεταξύ του καυτού μετάλλου και του χεριού, προστατεύοντάς το από τα καταστροφικά εγκαύματα.

Ο αμερικανός φυσικός Jearl Walker απέδειξε το φαινόμενο Leidenfrost, βρέχοντας τα δάχτυλά του με νερό και στη συνέχεια βουτώντας τα μέσα σε λιωμένο μέταλλο μολύβδου!

Ο αμερικανός φυσικός Jearl Walker απέδειξε το φαινόμενο Leidenfrost, βρέχοντας τα δάχτυλά του με νερό και στη συνέχεια βουτώντας τα μέσα σε λιωμένο μέταλλο μολύβδου!

To πείραμα επανέλαβαν οι Adam Savage και Jamie Hyneman στην τηλεοπτική τους εκπομπή MythBusters. Ιδού το αντίστοιχο βίντεο:

Το φαινόμενο Leidenfrost παρατηρείται επίσης όταν ρίχνουμε υγρό άζωτο στο πάτωμα. Το υγρό άζωτο έχει πολύ χαμηλή θερμοκρασία, -200 βαθμοί Κελσίου (το σημείο βρασμού είναι περίπου -196 βαθμοί Κελσίου), και σε σχέση με τη θερμοκρασία αυτή το πάτωμα φαίνεται να είναι «καυτό». Έτσι, σχηματίζονται σταγόνες υγρού αζώτου οι οποίες επιβιώνουν για σχετικά μεγάλο χρονικό διάστημα.

Το ίδιο συμβαίνει και όταν ρίχνουμε σταγόνες υγρού αζώτου στο χέρι μας ή βουτάμε το χέρι μέσα σε υγρό άζωτο.

εικόνα από το http://quantumfrontiers.com/2013/07/29/frozen-children/#content

Υγρό άζωτο στο χέρι. (εικόνα από το quantumfrontiers.com) – Προσοχή! μην το επιχειρήσετε μόνοι σας είναι επικίνδυνο

εικόνα από το http://www.popsci.com/diy/article/2010-08/cool-hand-theo

Στιγμιαίο βούτηγμα χεριού σε δοχείο με υγρό άζωτο (εικόνα από το www.popsci.com) – Προσοχή! μην το επιχειρήσετε μόνοι σας είναι επικίνδυνο

Τα δυο βίντεο που ακολουθούν δείχνουν το φαινόμενο Leidenfrost με υγρό άζωτο:

Στο τελευταίο βίντεο βλέπουμε τι θα συμβεί όταν βυθίσουμε σε νερό μια πυρακτωμένη μπάλα νικελίου; Θα δούμε να περικλείεται από μια φυσική «κρούστα» ατμού που κρατάει το υπόλοιπο νερό μακριά με πολύ παράξενους ήχους!

Πηγή: www.wiley.com