Demonstracje efektu Leidenfrosta
Istnieje kilka sposobów na zademonstrowanie efektu Leidenfrosta. Oto wyjaśnienie efektu Leidenfrosta i instrukcje wykonywaniapokazy naukowez wodą, ciekłym azotem i ołowiem.
Demonstracje efektu Leidenfrosta
Vystrix Nexoth' id='mntl-sc-block-image_2-0-1' /> Vystrix Nexoth
Efekt Leidenfrosta został nazwany na cześć Johanna Gottloba Leidenfrosta, który opisał to zjawisko w: Rozprawa o niektórych właściwościach zwykłej wody z 1796 r. .
W efekcie Leidenfrosta ciecz w pobliżu powierzchni znacznie gorętsza niż temperatura wrzenia cieczy wytworzy warstwę pary, która izoluje ciecz i fizycznie oddziela ją od powierzchni.
Zasadniczo, mimo że powierzchnia jest znacznie gorętsza niż temperatura wrzenia płynu, toodparowujewolniej niż gdyby powierzchnia znajdowała się w pobliżu punktu wrzenia. Para pomiędzy cieczą a powierzchnią zapobiega ich bezpośredniemu kontaktowi.
Punkt Leidenfrost
Nie jest łatwo określić dokładną temperaturę, w której pojawia się efekt Leidenfrosta – punkt Leidenfrosta. Jeśli umieścisz kroplę płynu na powierzchni, która jest chłodniejsza niż temperatura wrzenia płynu, kropla spłaszczy się i nagrzeje. W temperaturze wrzenia kropla może zasyczeć, ale usiądzie na powierzchni i zagotuje się w parę.
W pewnym momencie powyżej temperatury wrzenia krawędź kropli cieczy natychmiast odparowuje, amortyzując pozostałą część cieczy przed kontaktem. Temperatura zależy od wielu czynników, m.in.: ciśnienie atmosferyczne , objętość kropli i właściwości powierzchni cieczy.
Punkt Leidenfrosta dla wody jest około dwukrotnie wyższy od temperatury wrzenia, ale tej informacji nie można wykorzystać do przewidzenia punktu Leidenfrosta dla innych cieczy. Jeśli przeprowadzasz demonstrację efektu Leidenfrosta, najlepszym rozwiązaniem będzie użycie powierzchni, która jest dużo cieplej niż temperatura wrzenia płynu, więc będziesz mieć pewność, że jest wystarczająco gorąca.
Istnieje kilka sposobów na zademonstrowanie efektu Leidenfrosta. Najczęstsze są demonstracje z użyciem wody, ciekłego azotu i stopionego ołowiu.
Woda na gorącej patelni - demonstracja efektu Leidenfrost
Licencja Cryonic07/Creative Commons' id='mntl-sc-block-image_2-0-11' /> Licencja Cryonic07/Creative Commons
Najprostszym sposobem zademonstrowania efektu Leidenfrosta jest spryskanie kroplami wody rozgrzanej patelni lub palnika. W tym przypadku efekt Leidenfrosta ma praktyczne zastosowanie. Możesz go użyć, aby sprawdzić, czy patelnia jest wystarczająco gorąca, aby można ją było użyć do gotowania, nie ryzykując swojego przepisu na zbyt chłodnej patelni!
Jak to zrobić
Wystarczy podgrzać patelnię lub palnik, zanurzyć rękę w wodzie i pokropić patelnię kropelkami wody. Jeśli patelnia jest wystarczająco gorąca, kropelki wody oddalają się od miejsca kontaktu. Jeśli kontrolujesz temperaturę patelni, możesz użyć tej demonstracji, aby zilustrować również punkt Leidenfrost.
Krople wody spłaszczą się na chłodnej patelni. Spłaszczą się w pobliżu temperatury wrzenia w 100°C lub 212°F i zagotują się. Kropelki będą zachowywać się w ten sposób, aż dotrzesz do punktu Leidenfrost. W tej temperaturze iw wyższych temperaturach można zaobserwować efekt Leidenfrosta.
Demonstracje efektu Leidenfrosta w ciekłym azocie
David Monniaux
Najłatwiejszy i najbezpieczniejszy sposób na zademonstrowanie efektu Leidenfrosta za pomocą ciekły azot polega na rozlaniu niewielkiej ilości na powierzchnię, taką jak podłoga. Każda powierzchnia w temperaturze pokojowej jest znacznie powyżej punktu Leidenfrosta dla azotu, który ma temperaturę wrzenia -195,79 ° C lub -320,33 ° F. Kropelki azotu ślizgają się po powierzchni, podobnie jak krople wody na gorącej patelni.
Odmianą tej demonstracji jest wyrzucenie w powietrze kubka ciekłego azotu. Można to zrobić na widowni, chociaż ogólnie uważa się, że przeprowadzanie tej demonstracji dla dzieci jest nierozsądne, ponieważ młodzi badacze mogą chcieć eskalować demonstrację. Kubek ciekłego azotu w powietrzu jest w porządku, ale filiżanka lub większa objętość wyrzucona bezpośrednio na inną osobę może spowodować poważne oparzenia lub inne obrażenia.
Pełen Ciekły Azot
Bardziej ryzykowna demonstracja polega na umieszczeniu niewielkiej ilości ciekłego azotu w ustach i wydmuchaniu oparów ciekłego azotu. Efekt Leidenfrosta nie jest tutaj widoczny - chroni tkankę w jamie ustnej przed uszkodzeniem. Ta demonstracja może być przeprowadzona bezpiecznie, ale istnieje element ryzyka, ponieważ spożycie ciekłego azotu może okazać się śmiertelne.
Azot nie jest toksyczny, ale jego waporyzacja wytwarza gigantyczną bańkę gazu, zdolną do rozerwania tkanki. Uszkodzenie tkanek z zimna może wynikać z spożycia dużej ilości ciekłego azotu, ale główne ryzyko wynika z ciśnienia parowania azotu.
Uwagi dotyczące bezpieczeństwa
Żadna z demonstracji efektu Leidenfrosta w ciekłym azocie nie powinna być wykonywana przez dzieci. To są pokazy tylko dla dorosłych. Nikomu nie należy łykać ciekłego azotu ze względu na możliwość wypadku. Możesz jednak zobaczyć, jak to się robi i można to zrobić bezpiecznie i bez szkody.
Ręczna demonstracja efektu Leidenfrosta ze stopionego ołowiu
Alchemik-hp
Włożenie ręki do stopionego ołowiu jest demonstracją efektu Leidenfrosta. Oto jak to zrobić i nie poparzyć!
Jak to zrobić
Konfiguracja jest dość prosta. Demonstrant moczy rękę wodą i zanurza ją w stopionym ołowiu i natychmiast wyjmuje z niego.
Dlaczego to działa
Temperatura topnienia ołowiu wynosi 327,46 °C lub 621,43 °F. Jest to znacznie powyżej punktu Leidenfrost dla wody, ale nie tak gorące, aby bardzo krótka izolowana ekspozycja mogła spalić tkankę. Idealnie jest to porównywalne do wyjmowania patelni z bardzo gorącego piekarnika za pomocą gorącej podkładki.
Uwagi dotyczące bezpieczeństwa
Ta demonstracja nie powinna być wykonywana przez dzieci. Ważne jest, aby ołów znajdował się tuż powyżej temperatury topnienia. Pamiętaj też ołów jest toksyczny . Nie topić ołowiu w naczyniach kuchennych. Po wykonaniu tej demonstracji umyj ręce bardzo dokładnie. Każda skóra nie chroniona przez wodę zostanie spalony .
Osobiście polecam zanurzenie jednego zwilżonego palca w smyczy, a nie całej ręki, aby zminimalizować ryzyko. Ta demonstracja może być przeprowadzona bezpiecznie, ale wiąże się z ryzykiem i prawdopodobnie należy jej całkowicie unikać. Odcinek programu telewizyjnego „Mini Myth Mayhem” z 2009 r. Pogromcy mitów całkiem ładnie pokazuje ten efekt i byłby odpowiedni do pokazania uczniom.