Et par kule Leidenfrost Effekt Vitenskapelige demonstrasjoner å prøve

Leidenfrost-effekten er oppkalt etter Johann Gottlob Leidenfrost, som beskrev fenomenet i En traktat om noen kvaliteter av vanlig vann i 1796.

I Leidenfrost-effekten er en væske i nærheten av en overflate mye varmere enn væskens kokende punkt vil produsere et lag med damp som isolerer væsken og skiller den fysisk fra flate.

I hovedsak, selv om overflaten er mye varmere enn kokepunkt av væsken, det fordamper saktere enn hvis overflaten var i nærheten av kokepunktet. Dampen mellom væsken og overflaten forhindrer de to i å komme i direkte kontakt.

Det er ikke lett å identifisere den nøyaktige temperaturen Leidenfrost-effekten kommer i spill - Leidenfrost-punktet. Hvis du legger en dråpe væske på en overflate som er kjøligere enn væskens kokepunkt, vil dråpen flate ut og varme opp. På kokepunktet kan dråpen susende, men den vil sitte på overflaten og koke til en damp.

På et tidspunkt som er høyere enn kokepunktet, fordamper kanten av væskedråpen umiddelbart, og demper resten av væsken fra kontakt. Temperaturen avhenger av mange faktorer, inkludert

Leidenfrostpunktet for vann er omtrent det dobbelte av kokepunktet, men den informasjonen kan ikke brukes til å forutsi Leidenfrostpunktet for andre væsker. Hvis du utfører en demonstrasjon av Leidenfrost-effekten, vil det beste alternativet være å bruke en overflate som er mye varmere enn væskens kokepunkt, så vil du være sikker på at den er varm nok.

Det er flere måter å demonstrere Leidenfrost-effekten på. Demonstrasjoner med vann, flytende nitrogen og smeltet bly er de vanligste.

Den enkleste måten å demonstrere Leidenfrost-effekten er å drysse dråper vann på en varm panne eller brenner. I dette tilfellet har Leidenfrost-effekten en praktisk anvendelse. Du kan bruke den til å sjekke om en panne er varm nok til å brukes til matlaging uten å risikere oppskriften din på en for kjølig panne!

Alt du trenger å gjøre er å varme opp en panne eller brenner, dyppe hånden i vannet og dryss pannen med vanndråper. Hvis pannen er varm nok, vil vanndråpene skøle bort fra kontaktpunktet. Hvis du kontrollerer temperaturen på pannen, kan du også bruke denne demonstrasjonen til å illustrere Leidenfrost-punktet.

Vanndråper vil flate ut på en kjølig panne. De vil flate nær kokepunktet ved 100 ° C eller 212 ° F og koke. Dråpene vil fortsette å oppføre seg på denne måten til du kommer til Leidenfrost. Ved denne temperaturen og ved høyere temperaturer er Leidenfrost-effekten observerbar.

Den enkleste og sikreste måten å demonstrere Leidenfrost-effekten med flytende nitrogen er å søle en liten mengde av den på en overflate, for eksempel et gulv. Enhver romtemperaturoverflate er godt over Leidenfrost-punktet for nitrogen, som har et kokepunkt på −195,79 ° C eller −320,33 ° F. Dråper nitrogenskitter over en overflate, omtrent som vanndråper på en varm panne.

En variant av denne demonstrasjonen er å kaste en kopp full flytende nitrogen i luften. Dette kan gjøres over publikum, selv om det generelt anses som uklokt å utføre denne demonstrasjonen for barn, siden unge etterforskere kan ønske å eskalere demonstrasjonen. En kopp flytende nitrogen i luften er fin, men et beger eller større volum som kastes direkte på en annen person kan føre til alvorlige brannskader eller andre personskader.

En mer risikofylt demonstrasjon er å plassere en liten mengde flytende nitrogen i munnen og blåse ut ludd med flytende nitrogen. Leidenfrost-effekten er ikke synlig her - det er det som beskytter vev i munnen mot skader. Denne demonstrasjonen kan utføres trygt, men det er et element av risiko siden inntak av flytende nitrogen kan vise seg dødelig.

Nitrogenet er ikke giftig, men dets fordampning gir en gigantisk gassboble som kan ødelegge vev. Vevsskader på grunn av forkjølelse kan være resultat av inntak av en stor mengde flytende nitrogen, men den primære risikoen er på grunn av nitrogenfordampningstrykket.

Ingen av flytende nitrogen-demonstrasjoner av Leidenfrost-effekten skal utføres av barn. Dette er demonstrasjoner for bare voksne. Den munnfulle med flytende nitrogen frarådes, for noen, på grunn av potensialet for en ulykke. Imidlertid kan det hende du ser det gjort, og det kan gjøres trygt og uten skade.

Å sette hånden i smeltet bly er en demonstrasjon av Leidenfrost-effekten. Slik gjør du det og ikke bli brent!

Oppsettet er ganske enkelt. Demonstranten våter hånden sin med vann og dypper den i og umiddelbart ut av smeltet bly.

Blyets smeltepunkt er 327,46 ° C eller 621,43 ° F. Dette er godt over Leidenfrost for vann, men ikke så varmt at en veldig kort isolert eksponering vil brenne vev. Ideelt sett kan det sammenlignes med å fjerne en panne fra en veldig varm ovn ved hjelp av en varm pute.

Denne demonstrasjonen skal ikke utføres av barn. Det er viktig at ledningen er rett over smeltepunktet. Husk også bly er giftig. Ikke smelt bly ved hjelp av kokekar. Vask hendene veldig grundig etter at du har utført denne demonstrasjonen. All hud som ikke er beskyttet av vann vil bli brent.

Personlig vil jeg anbefale å dyppe en fuktet finger i ledningen og ikke en hel hånd for å minimere risikoen. Denne demonstrasjonen kan utføres trygt, men medfører risiko og bør sannsynligvis unngås helt. Episoden "Mini Myth Mayhem" fra TV-showet MythBusters i 2009 demonstrerer denne effekten ganske pent og vil være passende å vise for studentene.