Все, что вы хотели знать об ИИ, — в специальном проекте Naked Science!
Перейти
  • Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
16.08.2021
Сергей Васильев
2 780

Ученые объяснили необычное поведение капель воды на покрытой маслом поверхности

4.5

На разогретой и покрытой маслом сковороде капля воды быстро закипает и движется из стороны в сторону благодаря реактивной тяге пара.

©Kripa Varanasi, Victor Leon, MIT

Капля воды легко и быстро «скользит» по раскаленной поверхности сковороды. Это поведение хорошо известно и изучено. Его связывают с эффектом Лейденфроста: если поверхность нагрета выше точки кипения жидкости, под каплей моментально образуется прослойка пара. Она замедляет испарение самой капли и снижает трение между ею и поверхностью, позволяя двигаться по ней, словно по льду. Любопытно, что эффект Лейденфроста проявляется и в такой далекой области, как появление араниеформ — «паукообразных» геологических образований на Марсе.

Однако, если сковорода покрыта маслом, температура кипения которого намного выше, паровой прослойки не появляется. Тем не менее капли скользят по такой поверхности намного легче, чем по чистой. Наблюдения показывают, что скорость их может быть в 10 и даже в 100 раз выше. Объяснить подобный эффект удалось лишь недавно. Об этом рассказывается в статье Крипы Варанаси (Kripa Varanasi) и его коллег из Массачусетского технологического института (MIT), опубликованной в журнале Physical Review Letters.

©Kripa Varanasi, Victor Leon, MIT

Ученые провели наблюдения с помощью микроскопа и высокоскоростной видеокамеры, способной снимать до 100 тысяч кадров в секунду. Оказалось, при соответствующих значениях температуры, вязкости и толщины жирного слоя масло образует тонкое покрытие на капле. Температура кипения этого покрытия намного выше, чем у воды. Поэтому, когда она начинает испаряться — прежде всего с нижней стороны, которая находится ближе к раскаленной поверхности, — под слоем масла образуются крошечные пузырьки.

Неравномерные бугры снижают сцепление капли с поверхностью. К тому же эти заполненные паром полости затрудняют передачу тепла и еще создают температурные неоднородности, которые вызывают вибрацию капли и облегчают ее движение. При этом давление внутри таких пузырьков быстро растет, пока масляный слой не разрывается. Вырываясь наружу, пар толкает каплю вперед с помощью реактивной тяги, словно воздух, вылетающий из продырявленного шарика.

Авторы надеются, что обнаруженный эффект найдет применение в микрофлюидике, позволяя ускорить движение микроскопических капель жидкости. Кипение воды и образование пузырьков пара начинаются в определенных участках капли — центрах нуклеации. Ученые полагают, что вскоре они научатся контролировать положение этих центров и в итоге смогут точно управлять движением кипящих капель на масляной поверхности.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Позавчера, 15:40
Редакция

Режиссер Илай Сасик (Eli Sasich), вдохновившись классическими научно-фантастическими фильмами «Чужой» и «Бегущий по лезвию», несколько лет назад снял короткометражный фильм «Атропа», который стоит посмотреть, если вы интересуетесь наукой и космическими технологиями.

Вчера, 09:40
Александр Березин

Также это повышает шансы на вовлечение волка в другие виды рискованной деятельности. Работа может иметь прикладное значение и для человеческих обществ, поскольку сходное влияние известно и для людей.

Позавчера, 19:19
Анна Новиковская

В то время как основные мировые языки со временем упрощают письменность, существует одно яркое исключение: китайский язык. За свою историю, насчитывающую три тысячелетия, его система письма становилась только сложнее и до сих пор остается крайне сложной для изучения.

Позавчера, 15:40
Редакция

Режиссер Илай Сасик (Eli Sasich), вдохновившись классическими научно-фантастическими фильмами «Чужой» и «Бегущий по лезвию», несколько лет назад снял короткометражный фильм «Атропа», который стоит посмотреть, если вы интересуетесь наукой и космическими технологиями.

Позавчера, 19:19
Анна Новиковская

В то время как основные мировые языки со временем упрощают письменность, существует одно яркое исключение: китайский язык. За свою историю, насчитывающую три тысячелетия, его система письма становилась только сложнее и до сих пор остается крайне сложной для изучения.

Вчера, 09:40
Александр Березин

Также это повышает шансы на вовлечение волка в другие виды рискованной деятельности. Работа может иметь прикладное значение и для человеческих обществ, поскольку сходное влияние известно и для людей.

1 ноября
Анна Новиковская

Когда мы представляем взаимодействие неандертальцев с нашими предками, первобытными людьми, то обычно думаем об агрессивных стычках и конкуренции на охоте. Однако теперь ученые выяснили, что два вида людей взаимодействовали на протяжении как минимум 200 тысяч лет — это слишком долгий срок для активных военных действий, но достаточный для постепенного «растворения» одного вида в другом.

19 ноября
Анна Новиковская

В последний раз черношейного фазанового голубя видели еще в 1882 году, и с тех пор ученые не знали, живет ли еще в лесах острова Фергуссон эта красивая птица. Теперь, наконец, им повезло: одна из камер запечатлела представителя редчайшего подвида фазановых голубей.

13 ноября
Анна Новиковская

Беспилотный орбитальный самолет США завершил свою шестую миссию и приземлился рано утром в субботу. Он провел в космосе рекордные 908 дней, все это время обеспечивая себя энергией благодаря солнечным батареям.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: