Λίγα Cool Leidenfrost επίδειξη επιστημών επίδειξης για να δοκιμάσετε

Το φαινόμενο Leidenfrost ονομάστηκε για τον Johann Gottlob Leidenfrost, ο οποίος περιέγραψε το φαινόμενο Μια οδός για μερικές ιδιότητες κοινής ύδρευσης το 1796.

Στο φαινόμενο Leidenfrost, ένα υγρό κοντά σε μια επιφάνεια πολύ θερμότερη από το βρασμό του υγρού θα παράγει ένα στρώμα ατμού που μονώνει το υγρό και το διαχωρίζει φυσικά από το επιφάνεια.

Ουσιαστικά, αν και η επιφάνεια είναι πολύ πιο ζεστή από την επιφάνεια σημείο βρασμού του υγρού, αυτό εξατμίζεται πιο αργά από ό, τι εάν η επιφάνεια ήταν κοντά στο σημείο βρασμού. Ο ατμός μεταξύ του υγρού και της επιφάνειας εμποδίζει τα δύο να έλθουν σε άμεση επαφή.

Δεν είναι εύκολο να εντοπιστεί η ακριβής θερμοκρασία στην οποία τίθεται σε ισχύ το φαινόμενο Leidenfrost - το σημείο Leidenfrost. Εάν τοποθετήσετε μια σταγόνα υγρού σε μια επιφάνεια ψυχρότερη από το σημείο βρασμού των υγρών, η σταγόνα θα χαλαρώσει και θα θερμανθεί. Στο σημείο βρασμού, η σταγόνα μπορεί να υποχωρήσει, αλλά θα καθίσει στην επιφάνεια και θα βράσει σε ατμό.

Σε κάποιο σημείο υψηλότερο από το σημείο βρασμού, η άκρη της σταγόνας υγρού εξατμίζεται αμέσως, απορροφώντας το υπόλοιπο υγρό από την επαφή. Η θερμοκρασία εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, μεταξύ των οποίων ατμοσφαιρική πίεση, τον όγκο του σταγονιδίου και τις επιφανειακές ιδιότητες του υγρού.

Το σημείο Leidenfrost για το νερό είναι περίπου διπλάσιο από το σημείο βρασμού του, αλλά αυτές οι πληροφορίες δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την πρόβλεψη του σημείου Leidenfrost για άλλα υγρά. Εάν πραγματοποιείτε μια επίδειξη του αποτελέσματος Leidenfrost, το καλύτερο στοίχημά σας θα είναι να χρησιμοποιήσετε μια επιφάνεια που είναι πολύ θερμότερο από το σημείο βρασμού του υγρού, έτσι θα είστε σίγουροι ότι είναι αρκετά ζεστό.

Υπάρχουν διάφοροι τρόποι για να αποδείξετε το αποτέλεσμα του Leidenfrost. Οι διαδηλώσεις με νερό, υγρό άζωτο και τετηγμένο μόλυβδο είναι οι πιο κοινές.

Ο απλούστερος τρόπος για να αποδείξετε το φαινόμενο Leidenfrost είναι να πασπαλίζετε σταγονίδια νερού σε ένα ζεστό τηγάνι ή καυστήρα. Στην περίπτωση αυτή, το αποτέλεσμα Leidenfrost έχει μια πρακτική εφαρμογή. Μπορείτε να το χρησιμοποιήσετε για να ελέγξετε αν ένα ταψί είναι αρκετά ζεστό για να το χρησιμοποιήσετε για το μαγείρεμα χωρίς να διακινδυνεύσετε τη συνταγή σας σε ένα πολύ δροσερό τηγάνι!

Το μόνο που χρειάζεται να κάνετε είναι να θερμάνετε μια κατσαρόλα ή καυστήρα, βυθίστε το χέρι σας στο νερό και πασπαλίστε το τηγάνι με σταγονίδια νερού. Αν το τηγάνι είναι αρκετά ζεστό, τα σταγονίδια νερού θα απομακρυνθούν από το σημείο επαφής. Εάν ελέγχετε τη θερμοκρασία του τηγανιού, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αυτήν την επίδειξη για να απεικονίσετε το σημείο Leidenfrost.

Οι σταγόνες νερού θα ισιώσουν σε μια δροσερή κατσαρόλα. Θα ισοπεδώσουν κοντά στο σημείο βρασμού στους 100 ° C ή 212 ° F και βράσουν. Τα σταγονίδια θα συνεχίσουν να συμπεριφέρονται με αυτόν τον τρόπο μέχρι να φτάσετε στο σημείο Leidenfrost. Σε αυτή τη θερμοκρασία και σε υψηλότερες θερμοκρασίες, το φαινόμενο Leidenfrost είναι παρατηρήσιμο.

Ο ευκολότερος και ασφαλέστερος τρόπος να αποδείξει το αποτέλεσμα Leidenfrost με υγρό άζωτο είναι να χυθεί μια μικρή ποσότητα από αυτό σε μια επιφάνεια, όπως ένα πάτωμα. Οποιαδήποτε επιφάνεια θερμοκρασίας δωματίου είναι πολύ πάνω από το σημείο Leidenfrost για άζωτο, το οποίο έχει σημείο βρασμού -195,79 ° C ή -320,33 ° F. Σταγονίδια ψεκασμού αζώτου σε μια επιφάνεια, σαν σταγονίδια νερού σε ένα ζεστό τηγάνι.

Μια παραλλαγή αυτής της επίδειξης είναι να ρίξει ένα φλυτζάνι υγρού αζώτου στον αέρα. Αυτό μπορεί να γίνει στο κοινό, παρόλο που γενικά θεωρείται άδικο να εκτελέσει αυτή την επίδειξη για παιδιά, καθώς οι νέοι ερευνητές μπορεί να επιθυμούν να κλιμακώσουν την επίδειξη. Ένα φλιτζάνι υγρού αζώτου στον αέρα είναι καλό, αλλά ένας κύπελος ή μεγαλύτερος όγκος που ρίχνεται απευθείας σε άλλο άτομο μπορεί να προκαλέσει σοβαρά εγκαύματα ή άλλους τραυματισμούς.

Μια πιο επικίνδυνη επίδειξη είναι η τοποθέτηση μικρής ποσότητας υγρού αζώτου στο στόμα του ατόμου και η εμφύσηση ατμών υγρού αζώτου. Το αποτέλεσμα Leidenfrost δεν είναι ορατό εδώ - είναι αυτό που προστατεύει τον ιστό στο στόμα από ζημιές. Αυτή η επίδειξη μπορεί να πραγματοποιηθεί με ασφάλεια, αλλά υπάρχει ένα στοιχείο κινδύνου, καθώς η κατάποση υγρού αζώτου μπορεί να αποβεί μοιραία.

Το άζωτο δεν είναι τοξικό, αλλά η εξάτμισή του παράγει μια γιγαντιαία φυσαλίδα αερίου, ικανή να διαρρήξει ιστό. Η βλάβη του ιστού από το κρύο μπορεί να προκύψει από την κατάποση μιας μεγάλης ποσότητας υγρού αζώτου, αλλά ο πρωταρχικός κίνδυνος είναι από την πίεση εξάτμισης αζώτου.

Καμία από τις επιδείξεις υγρού αζώτου του αποτελέσματος Leidenfrost δεν πρέπει να εκτελείται από παιδιά. Αυτές είναι διαδηλώσεις μόνο για ενήλικες. Το στόμα του υγρού αζώτου αποθαρρύνεται, για οποιονδήποτε, λόγω των δυνατοτήτων ενός ατυχήματος. Εντούτοις, μπορεί να το δείτε να γίνεται και μπορεί να γίνει με ασφάλεια και χωρίς κακό.

Η τοποθέτηση του χεριού σας σε τετηγμένο μόλυβδο είναι μια επίδειξη του αποτελέσματος Leidenfrost. Εδώ είναι πώς να το κάνετε και να μην καεί!

Η ρύθμιση είναι πολύ απλή. Ο διαδηλωτής πλένει το χέρι του με νερό και το βυθίζει και αμέσως βγαίνει από τετηγμένο μόλυβδο.

Το σημείο τήξης του μολύβδου είναι 327,46 ° C ή 621,43 ° F. Αυτό είναι πολύ πάνω από το σημείο Leidenfrost για νερό, αλλά όχι τόσο καυτό ώστε μια πολύ σύντομη μονωμένη έκθεση θα έκαψαν ιστό. Στην ιδανική περίπτωση, είναι συγκρίσιμο με την αφαίρεση μιας κατσαρόλας από ένα πολύ ζεστό φούρνο με τη χρήση ενός θερμού μαξιλαριού.

Αυτή η επίδειξη δεν πρέπει να γίνεται από τα παιδιά. Είναι σημαντικό το μόλυβδο να βρίσκεται ακριβώς πάνω από το σημείο τήξης του. Επίσης, να έχετε κατά νου ο μόλυβδος είναι τοξικός. Μη λιώνετε το ηλεκτρόδιο χρησιμοποιώντας μαγειρικά σκεύη. Πλύνετε καλά τα χέρια σας μετά από αυτή την επίδειξη. Κάθε δέρμα που δεν προστατεύεται από το νερό θα καεί.

Προσωπικά, θα συνιστούσα να βυθίζετε ένα μόνο βρεγμένο δάχτυλο στο μολύβι και όχι ένα ολόκληρο χέρι, για να ελαχιστοποιήσετε τον κίνδυνο. Αυτή η επίδειξη μπορεί να πραγματοποιηθεί με ασφάλεια, αλλά συνεπάγεται κίνδυνο και ίσως πρέπει να αποφευχθεί εντελώς. Το «επεισόδιο μίνι μύθου του μύθου» του 2009 της τηλεοπτικής εκπομπής MythBusters δείχνει αυτό το αποτέλεσμα αρκετά ωραία και θα ήταν σκόπιμο να δείξει στους μαθητές.