16.08.2021
Сергей Васильев
2 576

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.
Предстоящие мероприятия
Вчера, 19:27
Михаил Орлов

В последнее время Азовское море страдает от нашествий медуз-корнеротов. Местные исследователи из Азово-Черноморского филиала ВНИРО подошли к проблеме изобретательно и предложили использовать корнеротов как ценный продукт питания.

Позавчера, 16:42
Илья Ведмеденко

Украина, вероятно, потеряла недавно запущенный космический аппарат «Сич-2-30». Пока с ним нет устойчивой связи — или совсем никакой.

25 января
Александр Березин

Океаны на нашей планете не могли возникнуть сразу после ее появления: здесь было слишком жарко. Однако попытки объяснить их «кометным завозом» не удались, изотопный состав нашей воды не такой, как в кометах. До самых недавних пор оставалось неясным, откуда же тогда она появилась, сделав возможной земную жизнь?

24 января
Сколтех

Коллектив ученых из Сколтеха — аспирант Егор Нужин, доцент Максим Панов и профессор Николай Бриллиантов — при помощи методов искусственного интеллекта объяснили таинственное поведение, характерное для ряда животных, — кружение.

21 января
Илья Ведмеденко

Заслуженные штурмовики A-10 и Су-25, которым дали прозвища «Бородавочник » и «Грач» соответственно, много десятилетий стоят на службе в Соединенных Штатах и России. Страны избрали разные подходы к модернизации этих самолетов, и сегодня Naked Science постарается понять, какой из них больше соответствует требованиям XXI века.

23 января
Илья Ведмеденко

(16) Психея – одно из самых необычных небесных тел в Поясе астероидов. Она может дать людям не только понимание о происхождении планет, но и невероятные по своим объемам ресурсы. Правда, придется подождать: миссия по исследованию астероида находится лишь в самом начале долгого и сложного пути.

12 января
Алиса Гаджиева

Дополнительное исследование вулканических пород формации Кибиш в Эфиопии изменило датировку найденных там костей Homo sapiens.

20 января
ТГУ

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета в рамках гранта, поддержанного РНФ, исследуют особенности механизма усвоения глюкозы при сахарном диабете второго типа. Для этого был организован масштабный четырехмесячный эксперимент на 240 мышах, подобного которому в мире еще никто не проводил. Животные с искусственно сформированным диабетом подвергались физической нагрузке. Установлено, что вечерние тренировки лучше снижали вес мышей мышей, а утренние – приводили к уменьшению уровня глюкозы. Предположительно, фактором, стимулирующим утилизацию глюкозы, выступил стресс. Ученые намерены проверить эту гипотезу.

24 января
Сколтех

Коллектив ученых из Сколтеха — аспирант Егор Нужин, доцент Максим Панов и профессор Николай Бриллиантов — при помощи методов искусственного интеллекта объяснили таинственное поведение, характерное для ряда животных, — кружение.

[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
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: