Boven 193°C (379°F) gebeurt er iets magisch met water in een vaas.
Het zogenaamde Leidenfrost-effect, wanneer je water op een heet oppervlak spuit, druppelen er druppels boven het oppervlak op een damplaag. Ze blijven een moment of twee langer ronddraaien dan wanneer ze op een lagere temperatuur zouden zijn (maar nog steeds boven het kookpunt), en glijden over de pan voordat ze verdampen.
Dit gebeurt met alle verschillende soorten vloeistoffen, zolang de temperaturen ruim boven het kookpunt van elke specifieke vloeistof liggen. Maar de onderzoekers ontdekten nog iets interessants: dit effect kan zelfs optreden tussen twee druppeltjes van verschillende vloeistoffen, waardoor ze van elkaar afkaatsen.
Het team van onderzoekers onder leiding van eerste auteur, natuurkundige aan de Universiteit van Puebla, Felipe Pacheco Vázquez, keek naar vloeistoffen zoals water, ethanol, methanol, chloroform en formamide, en analyseerde of twee druppels van elke groep vloeistoffen onmiddellijk zouden “combineren” tot één druppel, of in volgorde zouden terugkaatsen (meerdere keren op elkaar stuiteren).
Ze deden dit door een kleine metalen plaat met een lichte interne helling te gebruiken en deze te verhitten tot 250 °, wat ruim boven het kookpunt van de vloeistoffen was (die varieerde van 50 ° C voor aceton tot 146 ° C in formamide op laboratoriumhoogte ).
Toen werd een grote druppel van een vloeistof toegevoegd aan een kleine blauw geverfde druppel en ze keken wat er gebeurde. Sommige – wanneer beide druppeltjes van hetzelfde type vloeistof of vloeistoffen met vergelijkbare kookpunten waren – versmolten onmiddellijk, zodra ze in elkaar gleed op het laagste punt van de plaat.
Anderen namen de tijd voordat ze fuseerden. Ze leken veel op de kleine druppel die op de grote druppel stuiterde. Je kunt dit zien tussen ethanol (kleine druppel) en water (grote druppel) hieronder in de video:
https://www.youtube.com/watch?v=sqWzhzhAE8o
“Directe fusie gaat enkele milliseconden door en is voornamelijk waargenomen in druppeltjes van dezelfde vloeistof (zoals water-water) of vloeistoffen met vergelijkbare eigenschappen (zoals ethanol-isopropanol).” Het team schrijft op een nieuw papier.
“Druppels met grote verschillen in eigenschappen (zoals water-ethanol of water-acetonitril) blijven daarentegen enkele seconden of zelfs minuten stuiteren, terwijl ze verdampen tot de kritische grootte om uiteindelijk samen te smelten.”
Uiteindelijk, nadat de vloeistof die sneller verdampt, krimpt tot een bepaald volume, worden de twee druppels gecombineerd en “exploderen” – je hebt een iets grotere mix van vloeistoffen die schaatsen in plaats van twee.
U kunt in de onderstaande tabel zien of een van de twee vloeistoffen gecombineerd (c), terugkaatste (r), een mengsel van beide deed (c / r), of in speciale gevallen als afzonderlijke fasen bleef omdat ze niet konden worden gemengd (x ).
Het resultaat van de botsing van twee druppels Leidenfrost. (Pacheco Vazquez et al., PRL, 2021)
Het team suggereert dat deze bounce eigenlijk het “Leidenfrost triple effect” is, waarbij de druppels niet alleen in een isolerende damplaag van het oppervlak van de kookplaat terechtkomen, maar ook tussen de twee druppels.
“Rebound-dynamiek ontstaat doordat de druppeltjes niet alleen in een Leidenfrost-staat zijn met het substraat, ze ervaren ook onderling het Leidenfrost-effect op het moment van impact”, Het team schrijft.
“Dit wordt veroorzaakt door verschillende kooktemperaturen en daarom fungeert de hetere dip als een heet oppervlak voor de druppel met een lager kookpunt, wat resulteert in drie contactzones in de Leidenfrost-toestand tegelijk. We noemden dit scenario het triple Leidenfrost-effect.”
De zoekopdracht is gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven.
“Reisliefhebber. Onruststoker. Popcultuurfanaat. Kan niet typen met bokshandschoenen aan.”