Эффект Лейденфроста – физика в повседневной жизни

Вы слышали об  эффекте Лейденфроста?

Несмотря на сложное название, с эффектом Лейденфроста встречался каждый человек в своей обыденной жизни. Данное явление было названо в честь немецкого доктора и теолога, впервые описавшего его в середине 18 в. Если жидкость попадает на поверхность значительно более горячую (прилично выше ее точки кипения), то она при контакте создает слой пара, служащий изоляцией и не дающий ей быстро испаряться. Чаще всего подобное явление можно наблюдать на примере воды, попавшей на раскаленную конфорку плиты – ее капли начинают буквально «бегать» по гладкой поверхности. К слову, эффект Лейденфроста активно используется в быту, хотя люди в основном и не осознают это. 

Для того чтобы проверить нагрев сковороды и готовность к прожарке продуктов, на нее капают водой. Если температура еще не дошла до 100 градусов (то есть до точки кипения воды), капли будут медленно испаряться со сковородки, растекаясь по ней. Однако, когда температура достигает значений, существенно превышающих 100 градусов, вода формирует маленькие шарики, быстро перемещающиеся по раскаленной поверхности, причем испаряются они гораздо медленнее, чем в случае с низкими температурами. Такой эффект длится до тех пор, пока температура не станет слишком высокой – испарение будет мгновенным. Предсказать температуру появления явления скольжения жидкости не так просто – она также зависит от свойств воды, наличия в ней примесей (они влияют на точку закипания) и особенностей поверхности, которую нагревают. Исследователи полагают, что в ситуации воды и сковородки эффект Лейденфроста появляется при температуре примерно в 190-193 градусов Цельсия.

Физически ученые объясняют данное явление следующим образом – нижняя часть водной капли сразу превращается в пар, как только соприкасается с раскаленной средой. Образующийся слой пара служит некой подушкой, он предотвращает соприкосновение воды и горячей стали. Поскольку пар обладает не такой хорошей теплопроводностью, между водой и сковородой теплообмен происходит не настолько интенсивно, потому капля и двигается на пару. С эффектом Лейденфроста связано еще одно понятие – температурная точка Лейденфроста, при которой движение капли длится максимальный период.

Современные исследователи при изучении данного эффекта обнаружили интересную особенность – если сильно нагретая поверхность не гладкая, а с пилообразными насечками, то капли бегут не хаотично, а в одном направлении – это наглядно демонстрируют проведенные опыты.

Фото капель воды в эффекте Лейденфроста


Видео Эффект Лайденфроста