Все новости
Еще раз о том, как вскипятить воду
19.09.2012 21:34
|
Команда физиков под руководством доктора Ивана Вакарельски из Университета науки и технологий им. короля Абдуллы в Саудовской Аравии опубликовала в журнале «Nature» описание способа вскипятить воду без пузырей. В основе метода лежит эффект Лейденфроста, при котором жидкость в контакте с телом, значительно более горячим, чем точка кипения этой жидкости, создает изолирующий слой пара, который предохраняет жидкость от быстрого выкипания. В быту это явление можно наблюдать, если брызнуть водой на раскаленную сковородку – капли воды отталкиваются от поверхности и разбегаются во все стороны. Испарение при этом происходит без пузырьков – только на границе тел, а не в объеме жидкости. Так происходит, если температура сковороды достигла или поднялась выше точки Лейденфроста. Ее значение для воды на сковороде оценивается в 193 градуса Цельсия. В это так называемом режиме Лейденфроста низкая теплопроводность слоя пара, который образуется между каплей жидкости и поверхностью, препятствует теплообмену между ними. Когда температура охлаждающей поверхности опускается ниже критической температуры, паровая пленка разрушается и система переходит в режим пузырькового кипения. Ученые покрыли крохотные металлические шарики особым гидрофобным нанопокрытием, которое образовало на поверхности металла сложный рельеф. Нагрев шарик до 400 градусов Цельсия, его бросали в воду комнатной температуры. Между сферой и водой тут же образовывалась прослойка из пара и происходило все то же самое, что и со сковородкой и каплями воды, только наоборот. Точно по Лейденфросту шарик мгновенно оказывался в окружении водяного пара, который удерживался у его поверхности, цепляясь за нанорельеф. В итоге, остывая, шарик кипятил воду, не создавая пузырей. Для сравнения проделывали то же самое с шариками без покрытия – попав в воду, те начинали тут же покрываться пузырями. Ученые показали, что если придать поверхности твердого тела сильные водоотталкивающие свойства, то точку Лейденфроста можно понизить до температуры кипения жидкости. В таком случае кипение происходит без образования пузырьков. В химических лабораториях с незапамятных времен использовали так называемые «кипелки» - короткие стеклянные капилляры, запаянные с одного конца. Если поместить в нагреваемую жидкость такие «кипелки», то вода, например, закипает при температуре ниже 100 градусов Цельсия. Возможно, это и навело арабских ученых на мысль создать шарики с нанопокрытием - в своем роде модернизированные «кипелки». У этого, на первый взгляд бесполезного, открытия большие перспективы по применению. Например, можно предотвратить взрыв паров на атомных электростанция. А если удастся стабилизировать слой пара на границе жидкости ниже температуры кипения, подобные гидрофобные поверхности можно будет применить в кораблестроении. Стабилизированный слой пара между корпусом судна и водой может снизить трение и энергозатраты на перевозку. Как происходит кипение с пузырьками и без можно посмотреть на видео:
http://www.youtube.com/watch?v=Byb7zgBbRQw
Источник новости: Наука и жизнь
Версия для печати
архив за 19.09.2012.
архив за 09.2012.
архив за 2012 год.
|