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Oberhalb von 193°C (379°F) passiert mit Wasser in einer Vase etwas Magisches.
Der sogenannte Leidenfrost-Effekt, bei dem Wasser auf eine heiße Oberfläche gespritzt wird, schweben Tröpfchen auf einer Dampfschicht über der Oberfläche. Sie wirbeln noch ein oder zwei Momente länger, als wenn sie eine niedrigere Temperatur hätten (aber immer noch über dem Siedepunkt) und gleiten über die Pfanne, bevor sie verdampfen.
Dies geschieht bei allen verschiedenen Arten von Flüssigkeiten, solange die Temperaturen deutlich über dem Siedepunkt der jeweiligen Flüssigkeit liegen. Aber die Forscher entdeckten noch etwas Interessanteres: Dieser Effekt kann sogar zwischen zwei Tröpfchen verschiedener Flüssigkeiten auftreten, die dazu führen, dass sie aneinander abprallen.
Das Forscherteam um den Erstautor, Physiker an der Universität Puebla, Felipe Pacheco Vázquez, untersuchte Flüssigkeiten wie Wasser, Ethanol, Methanol, Chloroform und Formamid, und analysierte, ob sich zwei Tropfen aus jeder Flüssigkeitsgruppe sofort zu einem Tropfen “vereinigen” oder nacheinander zurückprallen würden (mehrmals voneinander abprallen).
Sie taten dies, indem sie eine kleine Metallplatte mit einer leichten inneren Neigung verwendeten und sie auf 250 °C erhitzten, was weit über den Siedepunkten der Flüssigkeiten lag (die von 50 ° C für Aceton bis 146 ° C für Formamid in Laborhöhe reichten). ).
Dann wurde ein großer Tropfen einer Flüssigkeit zu einem kleinen blau gefärbten Tropfen hinzugefügt und sie beobachteten, was passierte. Einige – wenn beide Tropfen derselben Art von Flüssigkeit oder Flüssigkeiten mit ähnlichen Siedepunkten – verschmolzen augenblicklich, sobald sie an der tiefsten Stelle des Tellers ineinander gerutscht waren.
Andere ließen sich Zeit, bevor sie fusionierten. Sie sahen aus wie der kleine Tropfen, der vom großen Tropfen abprallte. Sie können dies zwischen Ethanol (kleiner Tropfen) und Wasser (großer Tropfen) unten im Video sehen:
“Die direkte Fusion dauert einige Millisekunden und wurde hauptsächlich in Tröpfchen derselben Flüssigkeit (zB Wasser-Wasser) oder Flüssigkeiten mit ähnlichen Eigenschaften (zB Ethanol-Isopropanol) beobachtet.” Das Team schreibt auf einem neuen Papier.
“Im Gegensatz dazu prallen Tröpfchen mit großen Unterschieden in den Eigenschaften (wie Wasser-Ethanol oder Wasser-Acetonitril) über mehrere Sekunden oder sogar Minuten weiter, während sie verdampfen, bis sie eine kritische Größe erreichen, um schließlich zu koaleszieren.”
Schließlich, nachdem die Flüssigkeit, die schneller verdunstet, auf ein bestimmtes Volumen geschrumpft ist, verbinden sich die beiden Tröpfchen und “explodieren” dann – Sie haben eine etwas größere Mischung von Flüssigkeiten, die statt zwei skaten.
Aus der folgenden Tabelle können Sie erkennen, ob eine der beiden Flüssigkeiten kombiniert (c), zurückprallte (r), eine Mischung aus beiden machte (c / y), oder in besonderen Fällen auf getrennten Phasen verblieb, weil sie nicht gemischt werden konnten (x ).
Das Team vermutet, dass es sich bei diesem Sprung tatsächlich um den “Leidenfrost-Triple-Effekt” handelt, bei dem die Tröpfchen nicht nur in einer isolierenden Dampfschicht von der Oberfläche der Heizplatte, sondern auch zwischen den beiden Tröpfchen landen.
„Rebound-Dynamik entsteht, weil sich die Tröpfchen nicht nur in einem Leidenfrost-Zustand mit dem Substrat befinden, sondern im Moment des Aufpralls auch untereinander den Leidenfrost-Effekt erfahren.“ Das Team schreibt.
„Dies wird durch unterschiedliche Siedetemperaturen verursacht und daher fungiert der heißere Dip als heiße Oberfläche für den Tropfen mit einem niedrigeren Siedepunkt, was zu drei Kontaktzonen im Leidenfrost-Zustand gleichzeitig führt. Wir nannten dieses Szenario den dreifachen Leidenfrost-Effekt.“
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