Muutamia kokeilevia leidenfrost-efektitutkimuksia

Leidenfrost-ilmiö on nimetty Johann Gottlob Leidenfrostille, joka kuvasi ilmiötä vuonna Traktaatti yleisestä veden ominaisuuksista vuonna 1796.

Leidenfrost-ilmiössä neste, joka on pinnan läheisyydessä paljon kuumempi kuin nesteen kiehuva Piste tuottaa höyrykerroksen, joka eristää nesteen ja erottaa sen fyysisesti pinta.

Pohjimmiltaan, vaikka pinta on paljon kuumempi kuin kiehumispiste nesteestä, se höyrystyy hitaammin kuin jos pinta olisi lähellä kiehumispistettä. Nesteen ja pinnan välinen höyry estää niitä tulemasta suoraan kosketukseen.

Ei ole helppoa tunnistaa tarkkaa lämpötilaa, jossa Leidenfrost-ilmiö tulee esiin - Leidenfrost-piste. Jos asetat tipan nestettä pinnalle, joka on viileämpi kuin nesteiden kiehumispiste, tippa tasoittuu ja kuumenee. Kiehumispisteessä tippa voi sinkkua, mutta se istuu pinnalla ja kiehuu höyryksi.

Jossain pisteessä, joka on korkeampi kuin kiehumispiste, nestepisaran reuna höyrystyy heti, pehmentäen loput nesteestä kosketuksesta. Lämpötila riippuu monista tekijöistä, mukaan lukien

Veden Leidenfrost-piste on noin kaksi kertaa sen kiehumispiste, mutta tätä tietoa ei voida käyttää ennustamaan Leidenfrost-pistettä muille nesteille. Jos demonstroit Leidenfrost-ilmiötä, sinun on parasta käyttää pintaa, joka on paljon kuumempi kuin nesteen kiehumispiste, joten olet varma, että se on tarpeeksi kuuma.

Leidenfrost-ilmiötä voidaan osoittaa monella tapaa. Mielenosoitukset vedellä, nestemäisellä typellä ja sulalla lyijyllä ovat yleisimmät.

Yksinkertaisin tapa osoittaa Leidenfrost-ilmiö on ripottele vesipisaroita kuumalle astialle tai polttimelle. Tässä tapauksessa Leidenfrost-ilmiöllä on käytännöllinen sovellus. Voit käyttää sitä tarkistaaksesi, onko pannu tarpeeksi kuuma käytettäväksi ruoanlaitossa, riskiin ottamatta reseptiä liian viileällä pannulla!

Ainoa mitä sinun tarvitsee tehdä, on lämmittää astia tai poltin, kasta käsi veteen ja ripottele pannu vesipisaroilla. Jos astia on tarpeeksi kuuma, vesipisaroita tippuu kosketuspisteestä. Jos kontrolloit astian lämpötilaa, voit käyttää tätä esittelyä myös Leidenfrost-pisteen havainnollistamiseen.

Vesipisarat litistyvät viileällä pannulla. Ne litistyvät lähellä kiehumispistettä lämpötilassa 100 ° C tai 212 ° F ja kiehuvat. Pisarat käyttäytyvät edelleen tällä tavalla, kunnes saavut Leidenfrost-pisteeseen. Tässä lämpötilassa ja korkeammissa lämpötiloissa Leidenfrost-vaikutus on havaittavissa.

Helpoin ja turvallisin tapa osoittaa Leidenfrost-vaikutus nestemäinen typpi on kaada pieni määrä sitä pinnalle, kuten lattialle. Minkä tahansa huoneenlämpöinen pinta on selvästi typen Leidenfrost-pisteen yläpuolella, jonka kiehumispiste on –195,79 ° C tai –320,33 ° F. Typpisumut tippaa pinnan yli, aivan kuten vesipisaroita kuumalla pannulla.

Tämän esittelyn eräs vaihtoehto on heittää kuppi nestemäistä typpeä ilmaan. Tämä voidaan tehdä yleisön välityksellä, vaikkakin on järkevää pitää tätä mielenosoitusta lapsille, koska nuoret tutkijat voivat haluta laajentaa mielenosoitusta. Kuppi nestemäistä typpeä ilmassa on hieno, mutta kuppi tai suurempi tilavuus, joka heitetään suoraan toiselle henkilölle, voi aiheuttaa vakavia palovammoja tai muita vammoja.

Riskialttiimpi osoitus on sijoittaa pieni määrä nestemäistä typpeä suuhunsa ja puhalla pois nestemäisen typpihöyryn suihkut. Leidenfrost-ilmiö ei ole täällä näkyvä - se suojaa suun kudosta vaurioilta. Tämä esittely voidaan suorittaa turvallisesti, mutta siihen liittyy eräs riski, koska nestemäisen typen nauttiminen voi osoittautua tappavaksi.

Typpi ei ole myrkyllinen, mutta sen höyrystyminen tuottaa jättiläismäisen kaasukuplan, joka pystyy repeämään kudosta. Kylmästä aiheutuvat kudosvauriot voivat johtua suuren määrän nestemäisen typen nauttimisesta, mutta ensisijainen riski on typen höyrystymispaine.

Lasten ei tule suorittaa mitään Leidenfrost-vaikutuksen nestemäisen typen esittelyä. Nämä ovat vain aikuisille tarkoitettuja mielenosoituksia. Suukappale nestemäistä typpeä ei pidä kenenkään mielestä onnettomuuden mahdollisuuden vuoksi. Saatat kuitenkin nähdä sen tekevän, ja se voidaan tehdä turvallisesti ja vahingoittamatta.

Kätesi laittaminen sulaan lyijyyn on osoitus Leidenfrost-vaikutuksesta. Täältä saat ohjeet miten se tehdään ja polttamatta!

Asetus on melko yksinkertainen. Mielenosoittaja kastelee kätensä vedellä ja upottaa sen sulaan lyijyyn ja välittömästi ulos siitä.

Lyijyn sulamispiste on 327,46 ° C tai 621,43 ° F. Tämä on selvästi veden Leidenfrost-pisteen yläpuolella, mutta ei niin kuuma, että hyvin lyhyt eristetty altistuminen polttaisi kudosta. Ihannetapauksessa se on verrattavissa astian poistamiseen erittäin kuumasta uunista kuumalla tyynyllä.

Lapset eivät saa suorittaa tätä esittelyä. On tärkeää, että lyijy on juuri sulamispisteensä yläpuolella. Muista myös lyijy on myrkyllistä. Älä sulaa lyijyä keittiövälineillä. Pese kädet erittäin perusteellisesti tämän esittelyn jälkeen. Iho, jota ei ole suojattu vedellä poltetaan.

Henkilökohtaisesti suosittelen kastamaan yhden kostutetun sormen lyijyyn eikä koko käsiin riskin minimoimiseksi. Tämä esittely voidaan suorittaa turvallisesti, mutta siihen liittyy riski ja sitä tulisi todennäköisesti välttää kokonaan. MythBusters-televisio-ohjelman "Mini Myth Mayhem" -jakso 2009 osoittaa tämän vaikutuksen melko hienosti, ja se olisi aiheellista näyttää opiskelijoille.