Zjawisko Leidenfrosta
Zjawisko Leidenfrosta — zjawisko dotyczące opóźnionego parowania cieczy opisane i wyjaśnione przez niemieckiego lekarza, fizyka i chemika Johanna Leidenfrosta w roku 1756.
Efekt przejawia się np. w tym, że kropla cieczy, upadając na rozgrzane podłoże, nie wyparowuje od razu. Zamiast tego zachowuje przez pewien czas kulisty kształt i wykonuje gwałtowne ruchy. W pewnym zakresie temperatur czas potrzebny na całkowite odparowanie kropli o zadanej (stałej) masie i temperaturze początkowej jest tym większy, im wyższa jest temperatura gorącego podłoża. Jest to spowodowane różnicą pomiędzy szybkością transportu masy a szybkością przewodzenia ciepła: wywołana parowaniem utrata wierzchnich warstw cieczy od spodu kropli następuje szybciej, niż przekaz ciepła do jej wnętrza. Ponadto, wytworzona w ten sposób para tworzy poduszkę izolującą kroplę od podłoża, jeszcze bardziej ograniczając dopływ ciepła. Brak tarcia i wyrzuty pary umożliwiają kropli gwałtowne ruchy.
Innym aspektem tego zjawiska jest to, że przy zanurzaniu gorącego obiektu w cieczy początkowo obserwuje się gwałtowne wrzenie, później chwilę ciszy i ostatnią gwałtowną falę wrzenia. Gorący obiekt oznacza ciało o temperaturze znacznie przekraczającej temperaturę wrzenia cieczy. Przykładem może być zanurzanie przedmiotu o temperaturze pokojowej w dewarze z ciekłym azotem. Efekt jest wywołany tym, że na początku procesu powstaje warstwa pary cieczy otaczająca przedmiot. Późniejsza cisza jest wywołana przejściem poniżej temperatury Leidenfrosta (temperatury, poniżej której efekt nie występuje). Wtedy warstwa pary zanika, i dochodzi do bezpośredniego kontaktu cieczy z przedmiotem. To z kolei powoduje gwałtowne wrzenie, spowodowane tym że przedmiot ma ciągle temperaturę wyższą niż temperatura wrzenia cieczy.
Efekt ten może być niebezpieczny, gdyż może doprowadzić do rozpryskiwania się cieczy. By tego uniknąć należy elementy zanurzane w cieczy opuszczać powoli, tak by przedmiot ochładzał się poniżej temperatury Leidenfrosta fragmentami.
Zjawisko to obserwuje się również dla innych cieczy, na przykład ciekłego tlenu kapiącego na stół o temperaturze pokojowej.
Bibliografia[edytuj]
- Szczepan Szczeniowski: Fizyka doświadczalna. Wyd. I. Cz. II: Ciepło i fizyka molekularna. Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1953.
