Dicembre 6, 2021

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Un video straordinario rivela un nuovo tipo di effetto Leidenfrost che non abbiamo mai visto prima

Sopra i 193°C (379°F) accade qualcosa di magico all’acqua in un vaso.

Il cosiddetto effetto Leidenfrost, quando si spruzza acqua su una superficie calda, le goccioline galleggiano sopra la superficie su uno strato di vapore. Continuano a roteare per un momento o due più a lungo di quanto farebbero se fossero a una temperatura più bassa (ma ancora al di sopra dell’ebollizione) e scivolano sulla padella prima di evaporare.

Questo accade a tutti i diversi tipi di liquidi, purché le temperature siano ben al di sopra del punto di ebollizione di ciascun particolare liquido. Ma i ricercatori hanno scoperto qualcosa di ancora più interessante: che questo effetto può verificarsi anche tra due goccioline di liquidi diversi, facendole rimbalzare l’una sull’altra.

Il team di ricercatori guidato dal primo autore, il fisico dell’Università di Puebla, Felipe Pacheco Vázquez, ha esaminato liquidi come acqua, etanolo, metanolo, cloroformio e formamide, e ha analizzato se due gocce di ciascun gruppo di fluidi si sarebbero “combinate” istantaneamente in una goccia o si sarebbero ripresentate in successione (rimbalzando l’una sull’altra più volte).

Lo hanno fatto utilizzando una piccola piastra metallica con una leggera pendenza interna e riscaldandola a 250°, che era ben al di sopra di qualsiasi punto di ebollizione dei liquidi (che variava da 50°C per l’acetone a 146°C in formammide da laboratorio ).

Quindi una grande goccia di un liquido è stata aggiunta a una piccola goccia tinta di blu e hanno guardato cosa è successo. Alcuni, quando entrambe le gocce dello stesso tipo di liquido o liquidi con punti di ebollizione simili, si sono fusi istantaneamente, una volta che sono scivolati l’uno nell’altro nel punto più basso del piatto.

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Altri si sono presi il loro tempo prima di fondersi. Assomigliavano molto alla piccola goccia che rimbalzava sulla grande goccia. Puoi vedere questo tra etanolo (piccola goccia) e acqua (grande goccia) di seguito nel video:

https://www.youtube.com/watch?v=sqWzhzhAE8o

“La fusione diretta continua per alcuni millisecondi ed è stata osservata principalmente in goccioline dello stesso liquido (come acqua-acqua) o liquidi con proprietà simili (come etanolo-isopropanolo)” La squadra scrive su un nuovo foglio.

“Al contrario, le goccioline con grandi differenze nelle proprietà (come acqua-etanolo o acqua-acetonitrile) continuano a rimbalzare per diversi secondi, o addirittura minuti, mentre evaporano fino a raggiungere una dimensione critica per fondersi finalmente”.

Alla fine, dopo che il liquido che evapora più velocemente si riduce a un certo volume, le due goccioline si combinano e poi “esplodono” – hai una miscela leggermente più grande di liquidi che pattinano invece di due.

Potete vedere dalla tabella sottostante se qualcuno dei due liquidi combinato (c), rimbalzato (r), ha fatto una miscela di entrambi (c / y), o in casi speciali è rimasto su fasi separate perché non potevano essere miscelati (x ).

Il risultato della collisione di due gocce di Leidenfrost. (Pacheco Vazquez et al., PRL, 2021)

Il team suggerisce che questo rimbalzo è in realtà il “triplo effetto Leidenfrost”, in cui le goccioline finiscono non solo in uno strato di vapore isolante dalla superficie della piastra calda, ma anche tra le due goccioline.

“La dinamica di rimbalzo viene prodotta perché le goccioline non sono solo in uno stato Leidenfrost con il substrato, ma sperimentano anche l’effetto Leidenfrost tra di loro al momento dell’impatto”, La squadra scrive.

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“Ciò è causato da diverse temperature di ebollizione e, quindi, l’immersione più calda funge da superficie calda per la goccia con un punto di ebollizione inferiore, risultando in tre zone di contatto contemporaneamente nello stato di Leidenfrost. Abbiamo chiamato questo scenario il triplo effetto di Leidenfrost”.

La ricerca è stata pubblicata in Lettere di revisione fisica.