Удивительное видео раскрывает новый вид эффекта Лейденфроста

При температуре выше 193 °C с водой на сковороде происходит нечто почти волшебное.

Это называется эффектом Лейденфроста. Когда вы разбрызгиваете воду на горячую поверхность, капли парят над поверхностью в слое пара. Они держатся там на мгновение или два дольше, чем при более низкой (но все еще выше температуры кипения) температуре, скачут по сковороде, прежде чем испариться.

Это происходит со всеми различными типами жидкостей, если только температура намного выше точки кипения каждой конкретной жидкости. Но исследователи только что обнаружили нечто еще более интересное - этот эффект может возникать даже между двумя каплями разных жидкостей, заставляя их "отскакивать" друг от друга.

Группа исследователей под руководством профессора физики Университета Пуэблы Фелипе Пачеко-Васкеса, первого автора работы, рассмотрела такие жидкости, как вода, этанол, метанол, хлороформ и формамид, и проанализировала, будут ли две капли каждой комбинации жидкостей сразу же "сливаться" в одну каплю или будут "последовательно рикошетить" (отскакивать друг от друга несколько раз).

Для этого они использовали небольшую металлическую пластину с небольшим наклоном внутрь и нагревали ее до 250 градусов, что было намного выше температуры кипения любой из жидкостей (которая варьировалась от 50 °C у ацетона до 146 °C у формамида).

Затем к большой прозрачной капле одной жидкости добавляли маленькую каплю, окрашенную в синий цвет, и наблюдали за тем, что происходит. Некоторые - если обе капли были жидкостью одного типа или жидкостью с одинаковой температурой кипения - сливались сразу же, как только соприкасались друг с другом в самой нижней точке пластины.

Другие не спешили сливаться. Они были очень похожи на маленькую каплю, подпрыгивающую над большой. Вы можете увидеть это между этанолом (маленькая капля) и водой (большая капля) ниже на видео:

"Прямая коалесценция длится несколько миллисекунд, и она наблюдалась в основном с каплями одной и той же жидкости (например, вода-вода) или жидкостей с похожими свойствами (например, этанол-изопропанол)", — пишет исследовательская группа в новой работе.

"Напротив, капли с большими различиями в свойствах (например, вода-этанол или вода-ацетонитрил) остаются прыгающими в течение нескольких секунд или даже минут, пока они испаряются, пока не достигнут критического размера для окончательной коалесценции".

В конце концов, после того как жидкость, которая испаряется быстрее, уменьшается до определенного размера, две капли объединяются и затем "всплывают" - вместо двух жидкостей вы получаете одну немного большую смесь жидкостей.

Из приведенной ниже таблицы вы можете узнать, скоалесцировала ли одна из двух жидкостей (c), отскочила ли она (r), произошло ли сочетание того и другого (c/r), или в особых случаях они остались разделенными фазами, потому что их нельзя смешать (s).

Команда предполагает, что это подпрыгивание на самом деле является "тройным эффектом Лейденфроста", когда капли не только оказываются в изолирующем паровом слое с поверхности горячей пластины, но и между двумя каплями.

"Скачкообразная динамика возникает потому, что капли находятся не только в состоянии Лейденфроста с подложкой, но и испытывают эффект Лейденфроста между собой в момент столкновения", — пишет команда.

"Это происходит из-за их разных температур кипения, и поэтому более горячая капля работает как горячая поверхность для капли с более низкой температурой кипения, создавая три контактные зоны состояния Лейденфроста одновременно. Мы назвали этот сценарий тройным эффектом Лейденфроста".

Исследование было опубликовано в журнале Physical Review Letters.