Logo
Cover

Любопытное дополнение к феномену, открытому более 200 лет назад, сделали физики из Политехнического университета Виргинии. Они выяснили, почему лед, в отличие от воды, сопротивляется эффекту Лейденфроста. Возможно, открытие приведет к появлению новых методов охлаждения или борьбы с пожарами.

Вода существует в трех агрегатных состояниях: твердом, жидком и газообразном. Если воздействовать теплом на лед, он становится жидким. Если на жидкость — она превращается в пар. Этот фундаментальный принцип знаком каждому, кто наблюдал за кубиками льда в стакане в жаркий день или варил пельмени.

Однако, когда температура становится достаточно высокой, поведение воды меняется, пишет Phys.org. Капли воды на алюминиевой пластине, нагретой до 150 градусов Цельсия, не будут кипеть. Пар, образующийся, когда капля приближается к поверхности, создаст между ними подушку, которая предотвратит прямой контакт капли с металлом. Пар, которому некуда деваться, заставит воду левитировать, скользя по поверхности пластины.

Этот феномен известен как эффект Лейденфроста. Команда физика Джонатана Борейко решила проверить, может ли таким же образом вести себя лед. Первое исследование, проведенное пять лет назад, показало, что лед начинает левитировать, как жидкость, при температуре в 550 градусов Цельсия. А до тех пор таящая жидкость продолжает кипеть при контакте с поверхностью.

Теперь ученые выяснили, почему лед продлевал кипение воды на раскаленной пластине. Оказывается, дело в температуре слоя талой воды подо льдом. Снизу этот слой нагревается примерно до 100 градусов, а сверху его температура около нуля градусов. Поддержание этого дифференциала поглощает большую часть поверхностного тепла и объясняет, почему эффект Лейденфроста достигается с таким трудом.

Исследователи видят несколько вариантов практического применения своего открытия в области теплообмена. Во-первых, для охлаждения всего, что боится перегрева: серверов, двигателей, ядерных реакторов. Во-вторых, в металлургии можно использовать лед для получения более прочных и менее хрупких сплавов. В-третьих, есть потенциал и в сфере тушения пожаров, если гасить огонь не струей воды, а кусочками льда.

Сделать чистую воду металлической — или проводящей — ученые пытались давно. В ходе тщательно выверенного эксперимента команде ученых удалось в прошлом году вырастить тонкий слой золотистой металлической воды на внешней стороне капли жидкого металла.