Няколко страхотни научни демонстрации с ефект на Leidenfrost, които трябва да опитате

Ефектът на Leidenfrost е наречен на Йохан Готлоб Leidenfrost, който описа феномена в Трактат за някои качества на обикновената вода през 1796г.

В ефекта на Лайденфрост течност в близост до повърхност, много по-гореща от кипенето на течността точка ще произведе слой пара, който изолира течността и физически я отделя от повърхност.

По същество, въпреки че повърхността е много по-гореща от тази точка на кипене от течността, то изпарява по-бавно, отколкото ако повърхността е била близо до точката на кипене. Парата между течността и повърхността не позволява на двамата да влязат в пряк контакт.

Не е лесно да се определи точната температура, при която ефектът на Leidenfrost влиза в игра - точката на Leidenfrost. Ако поставите капка течност върху повърхност, която е по-хладна от точката на кипене на течностите, капката ще се изравнява и ще се нагрява. В точката на кипене капката може да изсъхне, но тя ще седи на повърхността и ще заври в пара.

В някакъв момент, по-висок от точката на кипене, ръбът на капката на течността мигновено се изпарява, като остатъците от течността се изглаждат от контакт. Температурата зависи от много фактори, включително атмосферно налягане, обемът на капчицата и повърхностните свойства на течността.

Точката на водата в Leidenfrost е около два пъти по-голяма от точката на кипене, но тази информация не може да се използва за прогнозиране на точката на Leidenfrost за други течности. Ако провеждате демонстрация на ефекта на Leidenfrost, най-добрият ви залог ще бъде да използвате повърхност, която е такава много по-гореща от точката на кипене на течността, така че ще сте сигурни, че е достатъчно горещо.

Има няколко начина да демонстрирате ефекта на Leidenfrost. Демонстрациите с вода, течен азот и разтопен олово са най-честите.

Най-простият начин да демонстрирате ефекта на Leidenfrost е да поръсите капчици вода върху гореща тава или горелка. В този случай ефектът на Leidenfrost има практическо приложение. Можете да го използвате, за да проверите дали тиганът е достатъчно горещ, за да се използва за готвене, без да рискувате рецептата си на твърде готин тиган!

Всичко, което трябва да направите, е да загреете тиган или горелка, потопете ръката си във водата и поръсете тигана с капки вода. Ако тиганът е достатъчно горещ, водните капчици ще се плъзгат далеч от мястото на контакт. Ако контролирате температурата на тигана, можете да използвате тази демонстрация и за илюстриране на точката на Leidenfrost.

Водните капки ще се изравнят на хладен тиган. Те ще сплескат близо до точката на кипене при 100 ° C или 212 ° F и кипят. Капките ще продължат да се държат по този начин, докато стигнете до точката на Лайденфрост. При тази температура и при по-високи температури ефектът на Leidenfrost се наблюдава.

Най-лесният и безопасен начин да демонстрирате ефекта на Leidenfrost с течен азот е да разлеете малко количество от него върху повърхност, като под. Всяка повърхност на стайна температура е доста над точката на азот в Leidenfrost, която има температура на кипене −195.79 ° C или -320.33 ° F. Капки азотен скитер по повърхността, подобно на капчици вода на гореща тава.

Вариант на тази демонстрация е да хвърлите чаша течен азот във въздуха. Това може да се направи над аудиторията, въпреки че обикновено се счита за неразумно да се провежда тази демонстрация за деца, тъй като младите следователи могат да пожелаят да ескалират демонстрацията. Чаша течен азот във въздуха е добре, но чаша или по-голям обем, хвърлен директно върху друг човек, може да доведе до сериозни изгаряния или други наранявания.

По-рискована демонстрация е да поставите малко количество течен азот в устата си и да издухате пухове от течни азотни пари. Ефектът от Leidenfrost не се вижда тук - това е, което предпазва тъканите в устата от увреждане. Тази демонстрация може да се извърши безопасно, но има елемент на риск, тъй като поглъщането на течен азот може да се окаже фатално.

Азотът не е токсичен, но изпаряването му създава гигантски газов мехур, способен да разкъсва тъкан. Увреждането на тъканите от студа може да бъде резултат от поглъщане на голямо количество течен азот, но основният риск е от налягането на изпаряването на азота.

Никоя от демонстрациите на течен азот на ефекта на Leidenfrost не трябва да се извършва от деца. Това са само демонстрации за възрастни. Поглъщането на течен азот е обезкуражено за всеки, заради потенциала за авария. Можете обаче да видите, че това е направено и може да се направи безопасно и без вреда.

Поставянето на ръката ви в разтопено олово е демонстрация на ефекта на Leidenfrost. Ето как да го направите и да не се изгорите!

Настройката е доста проста. Демонстраторът мокри ръката си с вода и я потапя в и веднага от разтопено олово.

Точката на топене на оловото е 327.46 ° C или 621.43 ° F. Това е доста над точката на Лайденфрост за водата, но все още не толкова гореща, че много кратко изолирана експозиция би изгорила тъкан. В идеалния случай това е сравнимо с премахването на тиган от много гореща фурна с помощта на гореща подложка.

Тази демонстрация не трябва да се извършва от деца. Важно е оловото да е точно над точката му на топене. Също така, имайте предвид оловото е токсично. Не топете олово, като използвате съдове за готвене. Измийте ръцете си много старателно след извършване на тази демонстрация. Всяка кожа, която не е защитена от вода ще бъде изгорен.

Лично аз бих препоръчал да потопите един мокър пръст в олово, а не цяла ръка, за да сведете до минимум риска. Тази демонстрация може да се извърши безопасно, но крие риск и вероятно трябва да се избягва напълно. Епизодът от „Мини мит хаос“ от 2009 г. на телевизионното шоу MythBusters демонстрира този ефект доста добре и би бил подходящ да се покаже на учениците.