Несколько крутых научных демонстраций с эффектом Лейденфроста

Эффект Лейденфроста назван в честь Иоганна Готтлоба Лейденфроста, который описал это явление в Трактат о некоторых качествах обычной воды в 1796 году.

В эффекте Лейденфроста жидкость в непосредственной близости от поверхности, намного более горячей, чем кипящая жидкость точка будет производить слой пара, который изолирует жидкость и физически отделяет ее от поверхность.

По сути, даже если поверхность намного горячее, чем точка кипения жидкости, это испаряется медленнее, чем если бы поверхность была около точки кипения. Пар между жидкостью и поверхностью препятствует прямому контакту двух.

Нелегко определить точную температуру, при которой вступает в действие эффект Лейденфроста - точка Лейденфроста. Если вы поместите каплю жидкости на поверхность, которая холоднее точки кипения жидкости, капля сгладится и нагреется. В точке кипения капля может шипеть, но она сядет на поверхность и закипит.

В некоторой точке выше точки кипения край капли жидкости мгновенно испаряется, сглаживая оставшуюся часть жидкости от контакта. Температура зависит от многих факторов, в том числе

Точка Лейденфроста для воды примерно вдвое превышает температуру кипения, но эту информацию нельзя использовать для прогнозирования точки Лейденфроста для других жидкостей. Если вы выполняете демонстрацию эффекта Лейденфроста, лучше всего использовать поверхность, которая много горячее, чем температура кипения жидкости, поэтому вы будете уверены, что она достаточно горячая.

Есть несколько способов продемонстрировать эффект Лейденфроста. Демонстрации с водой, жидким азотом и расплавленным свинцом являются наиболее распространенными.

Самый простой способ продемонстрировать эффект Лейденфроста - это разбрызгать капли воды на горячую сковороду или горелку. В этом случае эффект Лейденфроста имеет практическое применение. Вы можете использовать его, чтобы проверить, достаточно ли жареная сковорода для приготовления пищи, не рискуя своим рецептом на слишком крутой сковороде!

Все, что вам нужно сделать, это нагреть сковороду или конфорку, опустить руку в воду и сбрызнуть сковороду каплями воды. Если кастрюля достаточно горячая, капли воды оторвутся от точки соприкосновения. Если вы контролируете температуру сковороды, вы можете использовать эту демонстрацию, чтобы проиллюстрировать и точку Лейденфроста.

Капли воды расплющатся на холодной сковороде. Они будут сгорать около точки кипения при 100 ° C или 212 ° F и кипятить. Капли будут продолжать вести себя таким образом, пока вы не достигнете точки Лейденфрост. При этой температуре и при более высоких температурах наблюдается эффект Лейденфроста.

Самый простой и безопасный способ продемонстрировать эффект Лейденфроста с жидкий азот это пролить небольшое количество его на поверхность, такую ​​как пол. Любая поверхность при комнатной температуре значительно выше точки Лейденфроста для азота, температура кипения которой равна –195,79 ° C или –320,33 ° F. Капли азота на поверхности, как капли воды на горячей сковороде.

Вариант этой демонстрации - выбросить в воздух стакан жидкого азота. Это может быть сделано для аудитории, хотя, как правило, считается неразумным проводить эту демонстрацию для детей, так как молодые следователи могут захотеть усилить демонстрацию. Чашка с жидким азотом в воздухе - это хорошо, но чашка или больший объем, брошенный непосредственно в другого человека, может привести к серьезным ожогам или другим травмам.

Более рискованная демонстрация - помещать небольшое количество жидкого азота в рот и выдыхать пары жидкого азота. Эффект Лейденфроста здесь не виден - он защищает ткани рта от повреждений. Эту демонстрацию можно выполнить безопасно, но есть элемент риска, поскольку прием жидкого азота может оказаться фатальным.

Азот не токсичен, но при его испарении образуется гигантский газовый пузырь, способный разрывать ткани. Повреждение тканей от холода может быть вызвано поглощением большого количества жидкого азота, но основной риск связан с давлением испарения азота.

Дети не должны проводить демонстрацию эффекта Лейденфроста в жидком азоте. Это демонстрации только для взрослых. Глоток жидкого азота не рекомендуется для всех, потому что существует вероятность несчастного случая. Тем не менее, вы можете увидеть это сделано, и это может быть сделано безопасно и без вреда.

Положить руку в расплавленный свинец - это демонстрация эффекта Лейденфроста. Вот как это сделать и не обжечься!

Установка довольно проста. Демонстрант смачивает свою руку водой и сразу же окунает ее в расплавленный свинец.

Температура плавления свинца составляет 327,46 ° C или 621,43 ° F. Это намного выше точки Лейденфроста для воды, но не настолько жарко, что очень короткое изолированное воздействие может сжечь ткани. В идеале это сравнимо с извлечением сковороды из очень горячей духовки с использованием горячей подставки.

Эта демонстрация не должна выполняться детьми. Важно, чтобы свинец находился чуть выше точки плавления. Также имейте в виду свинец токсичен. Не плавить свинец с помощью посуды. После этой демонстрации тщательно мойте руки. Любая кожа не защищена водой будет сожжен.

Лично я бы рекомендовал опускать один мокрый палец в поводок, а не целую руку, чтобы минимизировать риск. Эту демонстрацию можно выполнить безопасно, но она влечет за собой риск и, вероятно, ее следует вообще избегать. Эпизод "Myth Mayhem" 2009 года из телешоу "MythBusters" демонстрирует этот эффект довольно хорошо и будет уместным для показа студентам.