Keletą šaunių „Leidenfrost“ efekto pavyzdžių išbandyti

Leidenfrost efektas pavadintas Johann Gottlob Leidenfrost, kuris aprašė šį reiškinį Traktatas apie kai kurias paprastojo vandens ypatybes 1796 m.

„Leidenfrost“ efekto metu skystis, esantis arti paviršiaus, yra daug karštesnis nei skysčio virimas taške susidarys garų sluoksnis, kuris izoliuoja skystį ir fiziškai atskiria jį nuo paviršius.

Iš esmės, net jei paviršius yra daug šiltesnis nei virimo taškas skysčio, tai garuoja lėčiau, nei jei paviršius būtų artimas virimo temperatūrai. Garai tarp skysčio ir paviršiaus apsaugo juos nuo tiesioginio kontakto.

Nelengva nustatyti tikslią temperatūrą, kurioje pasireiškia Leidenfrost efektas - Leidenfrost taškas. Jei uždėsite lašą skysčio ant vėsesnio nei skysčių virimo taško paviršiaus, lašas išlygins ir įkais. Virimo temperatūroje lašas gali švilpti, tačiau jis sėdės ant paviršiaus ir užvirs į garus.

Tam tikru metu aukštesnėje nei virimo temperatūra skysčio lašo kraštas akimirksniu išgaruoja, uždengdamas likusią skysčio dalį nuo sąlyčio. Temperatūra priklauso nuo daugelio veiksnių, įskaitant

Vandens Leidenfrost taškas yra maždaug dvigubai didesnis už jo virimo tašką, tačiau ta informacija negali būti naudojama numatyti Leidenfrost tašką kitiems skysčiams. Jei demonstruosite „Leidenfrost“ efektą, geriausia naudoti tokį paviršių, koks yra daug karštesnis už skysčio virimo tašką, todėl būsite tikri, kad jis pakankamai karštas.

Yra keletas būdų, kaip parodyti „Leidenfrost“ efektą. Dažniausiai parodomos demonstracijos su vandeniu, skystu azotu ir išlydytu švinu.

Paprasčiausias būdas parodyti „Leidenfrost“ efektą yra vandens lašelių lašinimas ant karštos keptuvės ar degiklio. Šiuo atveju „Leidenfrost“ efektas yra praktinis. Galite naudoti ją norėdami patikrinti, ar keptuvė yra pakankamai karšta, kad būtų galima naudoti gaminant maistą, nerizikuodami savo receptu ant per kietos keptuvės!

Viskas, ką jums reikia padaryti, tai pašildyti keptuvę ar degiklį, panardinti ranką į vandenį ir pabarstyti keptuvę vandens lašeliais. Jei keptuvė yra pakankamai karšta, vandens lašeliai nuslysta nuo sąlyčio taško. Jei kontroliuojate keptuvės temperatūrą, šią demonstraciją galite naudoti ir iliustruodami Leidenfrost tašką.

Vandens lašai išsilygins ant vėsios keptuvės. Jie išvirs iki virimo taško esant 100 ° C arba 212 ° F ir užvirs. Lašeliai ir toliau elgsis tokiu būdu, kol pasieksite Leidenfrost tašką. Esant tokiai ir aukštesnei temperatūrai, pastebimas Leidenfrost poveikis.

Lengviausias ir saugiausias būdas pademonstruoti „Leidenfrost“ efektą skystas azotas yra išpilti nedidelį kiekį jo ant paviršiaus, pavyzdžiui, grindų. Bet kurio kambario temperatūros paviršius yra daug aukščiau azoto Leidenfrost taško, kurio virimo temperatūra –195,79 ° C arba –320,33 ° F. Azoto lašeliai per visą paviršių panašūs į vandens lašelius ant karštos keptuvės.

Šios demonstracijos variantas yra išmesti į orą puodelį skysto azoto. Tai galima padaryti per auditoriją, nors paprastai manoma, kad neprotinga atlikti šią demonstraciją vaikams, nes jauni tyrėjai gali norėti demonstraciją išplėsti. Puodelis skysto azoto ore yra puikus, tačiau puodelis ar didesnis tūris, išmestas tiesiai kitam asmeniui, gali sukelti rimtus nudegimus ar kitus sužalojimus.

Pavojingesnis pavyzdys - į burną įpilti nedidelį kiekį skysto azoto ir išpūsti skysčio azoto garus. „Leidenfrost“ efekto čia nematyti - jis apsaugo burnos audinius nuo pažeidimų. Šį demonstravimą galima atlikti saugiai, tačiau yra tam tikras rizikos elementas, nes nurijus skystą azotą gali būti mirtina.

Azotas nėra toksiškas, tačiau dėl jo garinimo susidaro milžiniškas dujų burbulas, galintis suardyti audinius. Dėl šalto audinio pažeidimo gali būti prarytas didelis skysto azoto kiekis, tačiau pagrindinė rizika yra azoto garinimo slėgis.

Nei vienas iš skystojo azoto „Leidenfrost“ efekto demonstracijų neturi būti atliekamas vaikams. Tai yra tik suaugusiųjų demonstracijos. Dėl galimo avarijos niekam nerūpi burna skysto azoto. Tačiau galite pamatyti, kad tai padaryta, ir tai galima padaryti saugiai ir be žalos.

Rankos įdėjimas į išlydytą šviną yra „Leidenfrost“ efekto įrodymas. Štai kaip tai padaryti ir nesudeginti!

Nustatymas yra gana paprastas. Demonstrantas sušlapina ranką vandeniu ir panardina į ištirpintą šviną ir iškart iš jo.

Švino lydymosi temperatūra yra 327,46 ° C arba 621,43 ° F. Tai yra gerokai aukščiau vandens, esančio Leidenfrost taške, tačiau dar ne taip karšta, kad labai trumpas apšiltinimas paveiktų audinius. Idealiu atveju tai galima palyginti su keptuvės išėmimu iš labai karštos krosnies, naudojant karštą padėkliuką.

Šios demonstracijos neturėtų atlikti vaikai. Svarbu, kad švinas būtų tiesiai virš jo lydymosi taško. Taip pat atminkite švinas yra toksiškas. Netirpinkite švino naudodami indus. Po šio demonstravimo labai kruopščiai nusiplaukite rankas. Bet kokia oda, neapsaugota nuo vandens bus sudeginta.

Asmeniškai aš rekomenduočiau panardinti vieną sudrėkintą pirštą į švino, o ne visą ranką, kad sumažintumėte riziką. Šį demonstravimą galima atlikti saugiai, tačiau jis susijęs su rizika ir to tikriausiai turėtų būti visiškai vengiama. 2009 m. Televizijos laidos „MythBusters“ „Mini mito chaosas“ epizodas šį efektą demonstruoja gana gražiai ir būtų tikslinga parodyti studentams.