Каждый из нас знает, что, если брызнуть водой на горячую сковороду, то капли как бы всплывут над поверхности и прежде, чем испариться, будут скользить по поверхности. В этом случае мы наблюдаем эффект Лейденфроста. Хорошо известно, что эффект Лейденфроста возникает со всеми типами жидкостей, если температура поверхности намного выше температуры кипения каждой конкретной жидкости.
Совсем недавно исследователи из Университета штата Пуэбло (Мексика) обнаружили, что этот эффект может возникать не только при соприкосновении капли с поверхностью, но и даже между двумя каплями разных жидкостей, заставляя их «отскакивать» друг от друга.
Группа исследователей изучила такие жидкости, как вода, этанол, метанол, хлороформ и формамид, и проанализировала, будут ли две капли каждой комбинации жидкостей «сливаться» сразу в одну каплю или «последовательно отскакивать» друг от друга.
В эксперименте ученые использовали небольшую металлическую пластину с небольшим наклоном внутрь, нагревая ее до 250 градусов, что было значительно выше температуры кипения любой жидкости (которая варьировалась от 50°C ацетона до 146°C формамида).
Затем к большой прозрачной капле одной жидкости добавлялась маленькая голубая окрашенная капля другой жидкости. Если обе капли были жидкостью одного типа или жидкостями с одинаковыми температурами кипения, они сливались сразу же, как только встречались в самой нижней точке пластины. Капли же различных жидкостей, прежде чем слиться, некоторое время подпрыгивали, отскакивая друг от друга.
«Прямое слияние длится несколько миллисекунд, и оно наблюдалось в основном с каплями одной и той же жидкости (например, вода-вода) или жидкостей с аналогичными свойствами (например, этанол-изопропанол), — поясняют ученые. — Напротив, капли с большими различиями в свойствах (например, вода-этанол или вода-ацетонитрил) остаются подпрыгивающими в течение нескольких секунд или даже минут, пока они не испарятся до достижения критического размера, чтобы окончательно объединиться».
Команда предполагает, что этот отскок на самом деле является «тройным эффектом Лейденфроста», когда капли образуют изолирующий слой пара не только с поверхности горячей плиты, но и между двумя каплями.
«Динамика отскока создается потому, что капли не только находятся в состоянии Лейденфроста с подложкой, они также испытывают эффект Лейденфроста между ними в момент столкновения», — пишут ученые в статье. — Это происходит из-за их разных температур кипения, и поэтому более горячая капля работает как горячая поверхность для капли с более низкой температурой кипения, создавая одновременно три зоны контакта в состоянии Лейденфроста. Мы назвали этот сценарий тройным эффектом Лейденфроста».
Исследование было опубликовано в журнале Physical Review Letters.
Константин Тимофеев
16.11.2021
Нет комментариев