Para ilmuwan menjelaskan perilaku tetesan air yang tidak biasa pada permukaan yang diminyaki

Para ilmuwan menjelaskan perilaku tetesan air yang tidak biasa pada permukaan yang diminyaki
Para ilmuwan menjelaskan perilaku tetesan air yang tidak biasa pada permukaan yang diminyaki
Anonim

Dalam wajan yang dipanaskan dan diminyaki, setetes air dengan cepat mendidih dan bergerak dari sisi ke sisi berkat aliran uap yang deras.

Gambar
Gambar

Setetes air dengan mudah dan cepat "meluncur" di atas permukaan panci yang panas. Perilaku ini dikenal dan dipelajari. Ini terkait dengan efek Leidenfrost: jika permukaan dipanaskan di atas titik didih cairan, lapisan uap langsung terbentuk di bawah tetesan. Ini memperlambat penguapan tetesan itu sendiri dan mengurangi gesekan antara itu dan permukaan, memungkinkannya untuk bergerak di sepanjang itu, seolah-olah di atas es. Sangat mengherankan bahwa efek Leidenfrost juga dimanifestasikan di wilayah yang jauh seperti penampilan araniiforms - formasi geologi "seperti laba-laba" di Mars.

Namun, jika wajan ditutupi dengan minyak, yang titik didihnya jauh lebih tinggi, tidak akan muncul lapisan uap. Namun demikian, tetesan meluncur di permukaan seperti itu jauh lebih mudah daripada di permukaan yang bersih. Pengamatan menunjukkan bahwa kecepatan mereka bisa 10 atau bahkan 100 kali lebih tinggi. Efek ini baru saja dijelaskan. Ini tercakup dalam sebuah artikel oleh Kripa Varanasi dan rekan-rekannya di Massachusetts Institute of Technology (MIT) yang diterbitkan dalam Physical Review Letters.

Gambar
Gambar

Para ilmuwan melakukan pengamatan menggunakan mikroskop dan kamera video berkecepatan tinggi yang mampu memotret hingga 100 ribu frame per detik. Ternyata pada nilai suhu, viskositas dan ketebalan lapisan lemak yang sesuai, minyak membentuk lapisan tipis pada tetesan. Titik didih lapisan ini jauh lebih tinggi daripada titik didih air. Oleh karena itu, ketika mulai menguap - terutama dari sisi bawah, yang lebih dekat ke permukaan yang panas - gelembung-gelembung kecil terbentuk di bawah lapisan minyak.

Benjolan yang tidak beraturan mengurangi daya rekat tetesan ke permukaan. Selain itu, rongga berisi uap ini menghambat perpindahan panas dan juga menciptakan ketidakhomogenan suhu yang menyebabkan tetesan bergetar dan memudahkan pergerakannya. Pada saat yang sama, tekanan di dalam gelembung tersebut meningkat dengan cepat sampai lapisan minyak pecah. Keluar ke luar, uap mendorong tetesan ke depan dengan bantuan dorongan jet, seperti udara yang keluar dari balon berlubang.

Para penulis berharap bahwa efek yang ditemukan akan menemukan aplikasi dalam mikofluida, sehingga memungkinkan untuk mempercepat pergerakan tetesan cairan mikroskopis. Pendidihan air dan pembentukan gelembung uap dimulai di area tertentu dari tetesan - pusat nukleasi. Para ilmuwan percaya bahwa mereka akan segera belajar mengendalikan posisi pusat-pusat ini dan, sebagai hasilnya, akan dapat secara tepat mengontrol pergerakan tetesan mendidih di permukaan minyak.

Popular dengan topik