Mokslo ir technologijų pasaulis

Ar gali vanduo virti ir neburbuliuoti? Pasitelkus jau ne vieną triuką technologijos.lt skaitytojams demonstravusį Leidenfrosto efektą – gali. Kaipgi?

Nors toks triukas žinomas jau senokai, naujoji jo išpildymo versija atveria galimybes vandeniui išlikti „beburbulinės“ būsenos net ir tais atvejais, kai į tą vandenį panardinamas ir aušinamas smarkiai įkaitintas objektas, kuris, rodos, vandenį turėtų užvirinti.

Grįžkime prie Leidenfrosto efekto. Pamenate, kaip jis lengvai išmoko vandens lašelius grakštaus šokio ant įkaitintos keptuvės paviršiaus? Jei keptuvė yra pakankamai įkaitinta, vandens lašeliai jos paviršiumi ridinėjasi (čiuožia) todėl, kad tarp keptuvės paviršiaus ir lašelio susiformuoja garo sluoksnis. Lašelio skystis ant tokio sluoksnio pradeda plūduriuoti.

„Tai yra virimas be burbuliavimo“, - tvirtina Šiaurės vakarų universiteto (Ilinojus, JAV) fizikas Nilešas Patankaras (Neelesh Patankar). Keptuvės paviršiui vėstant, garo sluoksnis gali išsisklaidyti, o vanduo tokiu atveju nepaprastai intensyviai užburbuliuos (kitaip tariant – sprogs).

Būtent todėl Leidenfrosto efektas yra nemenkas galvos skausmas chemijos pramonės objektuose ir branduoliniuose reaktoriuose, kur prie karšto metalo prisilietęs vanduo gali sukelti sprogimus.

Bet jei vanduo pakankamai ilgą laiką galėtų būti išlaikomas „atitvertas“ nuo metalo, garas išliktų ir po to, kai metalas imtų vėsti iki pat vandens virimo temperatūros, o tada sprogimo rizikos nebelieka.

Kad patikrintų tokią savo hipotezę, minėto universiteto tyrėjų kolektyvas plieno rutulius padengė nanodalelių plėvele, dėl kurios rutulių paviršius pasidarė nelygus, šiurkštokos tekstūros. Tuomet rutulius įkaitino iki +400ºC ir panardino juos į karštą vandenį.

Užuot užburbuliavęs aplink rutulį, vanduo išliko ramus. Kaipgi čia taip? Mat vandens lašeliai padengė nelygų, nanodalelių plėvele padengtų rutulių paviršių, o plėvelės ertmės prisipildė garų. Dėl viso šito vanduo aplink įkaitintus rutulius išliko ramus ir nesudrumstas. Tokia vandens būsena išliko iki tol, kai rutulių temperatūra nukrito iki +100ºC.