Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Znane od tysiącleci, a wciąż zaskakuje. Naukowcy odkryli potrójne zjawisko Leidenfrosta

Recommended Posts

7 minut temu, Jajcenty napisał:

Przekazywanie temperatury jakoś mi zgrzyta.

No, tak racja.
 

7 minut temu, Jajcenty napisał:

prostopadle do ciążenia się zetkną to też wytworzą poduszkę

Chyba do wektora przemieszczenia kropli - niż ciążenia. Ja obstawiam, że nie będzie poduszki bo energia (z temperatury) rozejdzie się po kropli, dzięki grawitacji rozchodzi (przemieszcza) się w górę/dół ? 

Edited by l_smolinski

Share this post


Link to post
Share on other sites
7 minut temu, l_smolinski napisał:

Ja obstawiam, że nie będzie poduszki bo energia (z temperatury) rozejdzie się po kropli,

Jak? Przecież nie ma śladu konwekcji? Najpierw będą się wymieniać energią przez promieniowanie potem przez zderzenia sprężyste - molekularny bilard. W granicznych przypadkach - przegrzanie - do wrzenia powierzchniowego dojdzie bez fizycznego kontaktu. Bo można się upiec nie dotykając Słońca.

Edited by Jajcenty

Share this post


Link to post
Share on other sites
Teraz, Jajcenty napisał:

Jak? Przecież nie ma śladu konwekcji? Najpierw będą się wymieniać energią przez promieniowanie potem przez zderzenia sprężyste - molekularny bilard. W granicznych przypadkach - przegrzanie - do wrzenia powierzchniowego dojdzie bez fizycznego kontaktu.

No dlaczego miał by się skumulować w poduszce? Na ziemi kumuluje się w poduszce przez grawitację.

Share this post


Link to post
Share on other sites
9 minut temu, l_smolinski napisał:

No dlaczego miał by się skumulować w poduszce?

Bo to miejsce zbliżenia - styku, chwilowego, ale styku. Wszystkie inne części sfery są, w tym momencie, chłodniejsze i nie biorą udziału w wymianie.

Edited by Jajcenty

Share this post


Link to post
Share on other sites
41 minut temu, Jajcenty napisał:

Bo to miejsce zbliżenia - styku, chwilowego, ale styku. Wszystkie inne części sfery są, w tym momencie, chłodniejsze i nie biorą udziału w wymianie.


Do wymiany energii dochodzi na styku (nikt tego nie neguje), ale poduszka nie powstanie (pomijając czas styku). Gorące cząsteczki na sferze w okolicach styku będą sobie szukać miejsca (jeśli mogę się tak wyrazić) czyli zaczną się przemieszczać (po sferze ?) od styku lub przeciskając się przez chłodniejsze cząsteczki w kuli. Jako, że sferę/kulę utrzymuje i tworzy pole elektrostatyczne i jest ono wystarczająco silne aby to utrzymać w kupie kropla się odbije (jak nie to wybuch jakiś, przy jakieś tam krytycznie dużej energii ?? ). Nie widzę miejsca tutaj na poduszkę. Poduszka na ziemi powstaje dlatego, że grawitacja kulkę nieostatnie kieruje ku dołowi, tutaj g ~ 0 nie jest wystarczające stąd odbicie.         

Edited by l_smolinski

Share this post


Link to post
Share on other sites
7 minut temu, l_smolinski napisał:

ale poduszka nie powstanie (pomijając czas styku)

Zatem powstanie ale będzie krótko żyła. Dla Ciebie zjawisko Leidenfrosta to podskakiwanie na patelni - masz rację do podskakiwania konieczna jest grawitacja. Dla mnie to gwałtowne parowanie na granicy faz uniemożliwiające zwilżenie powierzchni. Mój Leidenfrost zachodzi również na pionowych ścianach.

  • Upvote (+1) 1

Share this post


Link to post
Share on other sites
50 minut temu, l_smolinski napisał:

Ja obstawiam, że nie będzie poduszki bo energia (z temperatury) rozejdzie się po kropli,

Nie rozejdzie się, bo kropla jest w stanie wrzenia ( jest między punktem potrójnym a punktem krytycznym) i, nawet gdy tego smolinski nie chce, parować musi! tworząc poduszkę gazową.

1 minutę temu, Jajcenty napisał:

Dla Ciebie zjawisko Leidenfrosta to podskakiwanie na patelni

Dla mnie też, bo to klasyka. "Potrójne zjawisko Leidenfrosta" to rozwinięcie "Zjawiska Leidenfrosta".

Share this post


Link to post
Share on other sites
32 minuty temu, 3grosze napisał:

Nie rozejdzie się, bo kropla jest w stanie wrzenia ( jest między punktem potrójnym a punktem krytycznym) i, nawet gdy tego smolinski nie chce, parować musi! tworząc poduszkę gazową.

Oczywiście, że się rozejdzie, kwestia tylko t w jakim to nastąpi. Nie kropla jest w stanie wrzenia, tylko część kropli jest w stanie wrzenia. Cząsteczki z kropli w stanie wrzenia (te przy styku) przemieszczą się (uciekają), na ich miejsce przychodzą chłodniejsze i też się ogrzewają. Jednak nie ma mowy tutaj o poduszce, bo nie dochodzi do zgrupowania gorących cząsteczek, które by ją utworzyły. Kwestia definicji ile cząsteczek gorących przy sobie to już poduszka :P      Poza tym, jak zaczynają uciekać to 'ciągną' całą kulę dzięki siłą elektrostatycznym - stąd natychmiastowe odbicie. 

Co więcej wrzenie na filmiku pokazuje, że przemieszczają się do środka kuli. Ten filmik co podałem link to dokładnie pokazany proces wymiany energii na styku i co się dalej dzieje z tymi gorącymi cząsteczkami w ramach kropli - lecą do środka kuli, tylko są zamknięte w akwarium czy coś i zastanawiam się czy dla kropli nie będzie inaczej. 

Wygląda to tak, że wraz z energią cieplną wzrasta pole elektrostatyczne cząsteczek, dlatego te cząsteczki tworzą jądro w kropli a nie wylatują na zewnątrz. 

No i może to tłumaczy (elektromagnetyzm a nie grawitacja) powstawanie gorących jąder planet. Tworzą się nie dlatego, że cząsteczki są ciężkie, tylko, że są gorące :P

Możecie mnie nominować do nagrody nobla :P 

Edited by l_smolinski

Share this post


Link to post
Share on other sites
36 minut temu, l_smolinski napisał:

Możecie mnie nominować do nagrody nobla :P 

Ab ovo. "Potrójne zjawisko Leidenfrosta" zaobserwowano w warunkach grawitacji. Aby pokazać swą wyższość nad naukowcami:

"Ciekawe, czy oni są świadomi, że to tylko dzięki ziemskiej grawitacji wynik jest akurat taki? 
Malowanie syfa pudrem jak dla mnie."

wywiozłeś doświadczenie w Kosmos, zmieniając tym samym warunki. Oni o Krymie, a Ty o Rzymie.

Share this post


Link to post
Share on other sites
11 minut temu, 3grosze napisał:

wywiozłeś doświadczenie w Kosmos, zmieniając tym samym warunki. Oni o Krymie, a Ty o Rzymie.

Ja polemizowałem ,czy oni znają te warunki :P 

Jak widzisz wzorek o fazach przytaczany przez Jacenty nic nie wie o grawitacji. Śmiem twierdzić, że oni też nie :P 

No a w kosmosie grawitacja nie zaciemnia obrazu sytuacji, więc warto to przebadać.  Od razu pytanie jak to będzie na jowiszu i na księżycu? Poskacze czy ucieknie, będzie jądro gorące czy nie w kropli? 

Edited by l_smolinski

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Mrówki Solenopsis richteri posługują się piaskiem jak narzędziem, by pozyskać ciekły pokarm (roztwór cukru), nie tonąc w nim. Autorzy artykułu z pisma Functional Ecology podkreślają, że to pokazuje, że dostosowują strategię korzystania z narzędzi do ryzyka związanego z żerowaniem.
      S. richteri pochodzą z Ameryki Południowej. Po introdukcji do południowych USA są tu uznawane za gatunek inwazyjny.
      Gdy mrówkom zapewniono niewielkie pojemniczki z roztworem cukru, dzięki hydrofobowemu egzoszkieletowi były w stanie unosić się na powierzchni i żerować. Gdy jednak naukowcy zmniejszyli napięcie powierzchniowe, S. richteri zaczęły przenosić piasek, by spuścić ciecz z naczynia.
      Odkryliśmy, że mrówki budują strukturę z piasku, która skutecznie wyciąga ciecz z pojemnika, tak aby później można ją było zebrać - opowiada dr Aiming Zhou z Huazhong Agricultural University. Ta niesamowita umiejętność nie tylko zmniejszała ryzyko utonięcia, ale i zapewniała większą powierzchnię do zbierania roztworu.
      Okazało się, że struktury z piasku były tak skuteczne, że w ciągu 5 minut mogły wyciągać z pojemniczków niemal połowę cieczy.
      Naukowcy zmieniali napięcie powierzchniowe za pomocą surfaktantu. Gdy jego stężenie wynosiło ponad 0,05%, co przekładało się na znaczące ryzyko utonięcia, mrówki budowały struktury z piasku. Nie tworzyły ich, żerując na czystym roztworze cukru. Podczas eksperymentów owadom dostarczano piasek o różnej wielkości ziaren; w ten sposób można było określić ich preferencje budowlane w takiej sytuacji.
      Wiemy, że niektóre gatunki mrówek są w stanie posługiwać się narzędziami, szczególnie przy zbieraniu ciekłego pokarmu. Byliśmy jednak zaskoczeni niesamowitymi umiejętnościami S. richteri w tym zakresie - dodaje dr Jian Chen, entomolog z amerykańskiego Departamentu Rolnictwa.
      Dr Zhu podkreśla, że konieczne są dalsze badania. Nasze eksperymenty były prowadzone w laboratorium i dotyczyły wyłącznie S. richteri. Kolejnym krokiem powinno być ustalenie, jak bardzo zachowanie to jest rozpowszechnione u innych gatunków mrówek.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Po 266 latach udało się pokonać zjawisko Leidenfrosta, dzięki czemu naukowcy z City University of Hong Kong mogli pochwalić się stworzeniem efektywnego systemu chłodzenia cieczą, który sprawdza się w temperaturach nawet powyżej 1000 stopni Celsjusza. System taki można będzie zastosować w silnikach lotniczych, rakietowych oraz poprawić dzięki niemu stabilność i bezpieczeństwo pracy reaktorów atomowych przyszłej generacji.
      Zjawisko Leidenfrosta od wieków fascynuje naukowców, a niedawno informowaliśmy o odkryciu jego nowej odmiany. Zjawisko to zostało odkryte w 1756 roku. Powoduje ono, że krople cieczy spadając na bardzo gorącą powierzchnię nie odparowują od razu, ale poruszają się, lewitując nad nimi. Ich odparowanie może potrwać dłuższa chwilę. Pomiędzy kroplą a powierzchnią tworzy się bowiem warstwa pary, która znacząco obniża transfer energii z powierzchni. Przez to chłodzenie cieczą bardzo gorących powierzchni jest nieefektywne. Przez ponad 200 lat nie potrafiono poradzić sobie z tym problemem.
      Naukowcy z Hongkongu stworzyli powierzchnię o zróżnicowanej teksturze, której główne elementy mają różne właściwości termiczne i geometryczne. Nowatorska struktura złożona jest z trzech zasadniczych elementów. Pierwszy z nich to wystające ponad powierzchnię miniaturowe filary służące do transferu energii. Drugi, to termiczna warstwa izolująca umieszczona pomiędzy filarami, której zadaniem jest zassanie i odparowanie cieczy. Zaś element trzeci, to znajdujące się pod warstwą izolującą mikrokanaliki w kształcie litery U, służące do odprowadzenia pary. Eksperymenty wykazały, że taka architektura zapobiega powstawaniu zjawiska Leidenfrosta nawet w temperaturach dochodzących do 1150 stopni Celsjusza i pozwala na efektywne kontrolowane chłodzenie cieczą w zakresie od 100 do ponad 1150 stopni.
      Nasze multidyscyplinarne badania to prawdziwy przełom w nauce i inżynierii. Połączyliśmy tutaj naukę o powierzchniach, hydro- i aerodynamice, chłodzeniu, nauki materiałowe, fizykę, wiedzę z dziedziny energii i inżynierii. Poszukiwanie nowych strategii w dziedzinie chłodzenia cieczami to ważny obszar badawczy inżynierii materiałowej od 1756 roku. Udało nam się pozbyć zjawiska Leidenfrosta. W ten sposób dokonaliśmy zmiany paradygmatów dotyczących możliwości chłodzenia cieczą w bardzo wysokich temperaturach. Dotychczas nikomu nie udało się tego osiągnąć, cieszy się profesor Wang Zunkai.
      Uczony wyjaśnia, że pojawianie się zjawiska Leidenfrota powoduje, że tam, gdzie mamy do czynienia z bardzo wysokimi temperaturami wykorzystujemy chłodzenie powietrzem, zamiast potencjalnie bardziej efektywnego chłodzenia cieczą. Ma to miejsce szczególnie w silnikach samolotowych, rakietowych i reaktorach jądrowych. Dodaje, że nowatorską strukturę można produkować w formie elastycznej okładziny do mocowania na elementach, które mają być chłodzone. To szczególnie ważne tam, gdzie bezpośrednie stworzenie takiej struktury na etapie produkcji urządzenia byłoby trudne.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Woda znajdująca się na zimnej powierzchni zanim zamarznie musi się ogrzać. Odkrycie dokonane przez naukowców z Cambridge University i Uniwersytetu Technologicznego w Grazu pozwoli lepiej zrozumieć i kontrolować proces zamarzania.
      Anton Tamtögl i jego zespół przeprowadzili eksperymenty z molekułami wody umieszczonymi na zimnym grafenie i zauważyli, że początkowo odpychają się one od siebie. Dopiero pojawienie się dodatkowej energii pozwala im na zmianę orientacji i utworzenie wiązań elektrostatycznych.
      Gdy woda trafia na zimną powierzchnię, zachodzi proces nukleacji, w wyniku którego molekuły tworzą wiązania i błyskawicznie pojawiają się kryształy lodu. Zjawisko to było intensywnie badane w skali makroskopowej. Jednak trudno je badać na poziomie molekuł, gdyż zamarzanie zachodzi bardzo szybko, w czasie pikosekund.
      Naukowcy z Cambridge wykorzystali nowatorką technikę badawczą zwaną echem spinowym helu-3. Polega ona na rozpraszaniu strumienia spolaryzowanych atomów helu. Atomy docierają do badanych powierzchni w skoordynowanych pakietach, a czas pomiędzy kolejnymi pakietami mierzony jest w pikosekundach. Ruch molekuł na powierzchni powoduje różnice w fazach pakietów. A różnice te można wychwycić i na ich podstawie badać zjawiska zachodzące w czasie pikosekund.
      Badania ujawniły, że początkowo wszystkie molekuły wody przyczepiają się do zimnej powierzchni grafenu w ten sam sposób, z oboma atomami wodoru przy powierzchni i atomem tlenu powyżej. Molekuły wody są dipolami. Od strony tlenu mamy ładunek ujemny, od strony wodoru – dodatni. Tak więc pomiędzy identycznie zorientowanymi molekułami dochodzi do odpychania się, co uniemożliwia nukleację. Naukowcy zauważyli, że zjawisko to może zostać przezwyciężone poprzez ogrzanie molekuł. Dopiero wówczas zmieniają one orientację tak, że zaczynają się przyciągać, co rozpoczyna proces nukleacji.
      Naukowcy, chcąc lepiej zrozumieć to zjawisko, przeprowadzili symulacje komputerowe ukazujące zachowanie molekuł wody przy różnych energiach. Zgodnie z ich oczekiwaniami, symulacje wykazały, że zmieniając ilość ciepła dostarczonego do molekuł, można powstrzymywać lub rozpoczynać proces nukleacji.
      Odkrycie może doprowadzić do opracowania nowych technik ochrony przed formowaniem się lodu na skrzydłach samolotów, turbinach wiatrowych czy sprzęcie telekomunikacyjnym. Pozwoli też lepiej zrozumieć proces formowania się i topnienia lodu w lodowcach, a to z kolei da nam lepsze zrozumienie ziemskiej kriosfery i wpływu ocieplenia klimatu.
      Z wynikami badań można zapoznać się na łamach Nature Communications.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Jednym z najważniejszych odkryć dokonanych w ciągu ostatnich 25 lat było stwierdzenie, że w Układzie Słonecznym istnieją światy, gdzie pod powierzchnią skał i lodu kryje się ocean. Takimi obiektami są księżyce wielkich planet jak Europa, Tytan czy Enceladus. Teraz S. Alan Stern z Southwest Research Institute przedstawił hipotezę mówiącą, że takie światy z wewnętrznym ciekłym oceanem (IWOW) są powszechne we wszechświecie i znacząco zwiększają one liczbę miejsc, w których może istnieć życie. Dzięki nim może ono bowiem występować poza wąską ekosferą.
      Od dawna wiadomo, że planety takie jak Ziemia, z oceanami na powierzchni, muszą znajdować się w ekosferze swoich gwiazd, czyli w takiej odległości od nich, że gdzie temperatura pozwala na istnienie wody w stanie ciekłym. Jednak IWOW mogą istnieć poza ekosferą. Co więcej, obecne tam życie może być znacznie lepiej chronione niż życie na Ziemi. W światach taki jak nasz życie narażone jest na wiele zagrożeń, od uderzeń asteroidów przez niebezpieczne rozbłyski słoneczne po eksplozje pobliskich supernowych.
      Stern, który zaprezentował swoją hipotez podczas 52. dorocznej Lunar and Planetary Science Conference, zauważa, że światy z wewnętrznym ciekłym oceanem” zapewniają istniejącemu tam życiu lepszą stabilność środowiskową i są mniej narażone na zagrożenia ze strony własnej atmosfery, gwiazdy, układu planetarnego czy galaktyki niż światy takie jak Ziemia, z oceanem na zewnątrz. IWOW są bowiem chronione przez grubą, liczącą nawet dziesiątki kilometrów, warstwę lodu i skał.
      Uczony zauważa ponadto, że warstwa ta chroni potencjalnie obecne tam życie przed wykryciem jakąkolwiek dostępną nam techniką. Jeśli więc w takich światach istnieje życie i jeśli może w nich rozwinąć się inteligentne życie to – jak zauważa Stern – istnienie IWOW pozwala na poradzenie sobie z paradoksem Fermiego. Jego twórca, Enrico Fermi, zwrócił uwagę, że z jednej strony wszystko wskazuje na to, że wszechświat powinien być pełen życia, w tym życia inteligentnego, a my dotychczas nie mamy dowodu na jego istnienie. Ta sama warstwa, która tworzy w takich światach stabilne i bezpieczne środowisko jednocześnie uniemożliwia wykrycie tego życia, mówi Stern.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Dr Bartosz Kiersztyn z Uniwersytetu Warszawskiego zajmuje się badaniem biofilmów bakteryjnych powstających na różnych powierzchniach w środowisku wodnym. Naukowiec zwrócił uwagę na fakt, że choć [...] w naturalnym środowisku wodnym tworzą się [one] bardzo szybko, to nie powstają wydajnie na powierzchni żywych glonów jednokomórkowych. Eksperymenty wykazały, że jedną z przyczyn tego zjawiska jest substancja wydzielana przez glony podczas fotooddychania. To bardzo istotne odkrycie, gdyż w biofilmach często występują patogenne bakterie, a wiele ich gatunków wytwarza i uwalnia toksyny.
      O ile w wodzie bakterie są w stanie szybko zasiedlić praktycznie każdą powierzchnię, na glonach jednokomórkowych kolonizacja prawie nie występuje. Bakterie niejako powstrzymują się przed kolonizacją żywych mikroskopijnych glonów – nie osadzają się na nich intensywnie i nie namnażają na ich powierzchniach. Obserwacje mikroskopowe oraz biochemiczne i molekularne jednoznacznie na to wskazują.
      Badania pokazały, że gradient mikrostężeń tej substancji wystarczy, by w środowisku wodnym bakterie nie osadzały się intensywnie na danej powierzchni.
      W pewnym momencie pojawił się pomysł, by opracować preparat, który zabezpieczy powierzchnie, w tym odzież i akcesoria wchodzące w kontakt z wodą (np. do uprawiania sportów wodnych), przed powstawaniem biofilmów.
      Takie rozwiązanie ma kilka plusów. Po pierwsze, wytwarzana przez glony naturalna substancja jest tania w produkcji przemysłowej. Możliwość zastosowania jej w mikrostężeniach dodatkowo sprawia, że sam preparat byłby tani w produkcji. Po drugie, naukowcy wskazują, że działanie preparatu wiązałoby się z "odstraszaniem" bakterii, a nie z ich eliminowaniem (eliminowanie groziłoby uwalnianiem z nich toksyn).
      Prowadzone dotychczas eksperymenty na materiałach, z których produkowane są m.in. pianki nurkowe i obuwie do uprawiania sportów wodnych, jednoznacznie potwierdzają, że na odzieży sportowej spryskanej roztworem z odkrytą substancją bakterie wodne osadzają się w minimalnym stopniu. Eksperymenty prowadzono m.in. w naturalnym środowisku w jeziorze Śniardwy, w specjalnie wyselekcjonowanym miejscu obfitującym w wiele szczepów bakteryjnych.
      Marta Majewska, brokerka technologii z Uniwersyteckiego Ośrodka Transferu Technologii przy Uniwersytecie Warszawskim, podkreśla, że odkrycie zostało już objęte ochroną patentową na terenie Polski. Obecnie trwają poszukiwania inwestora/partnera branżowego, który skomercjalizowałby preparat pod własną marką.
      W krajach południowych, gdzie przez większą część roku występują słoneczne i upalne dni, problemy związane z suszeniem oraz konserwacją odzieży i akcesoriów wykorzystywanych w sportach wodnych są znikome. Inaczej jest w naszych szerokościach geograficznych, gdzie nawet latem bywają pochmurne, chłodne i deszczowe dni. Powszechnym wyzwaniem związanym z mokrymi materiałami jest ich higiena oraz impregnacja – bakterie wodne, często posiadające potencjał patogenny, przyczepiają się do materiału, tworząc grube, trudne do usunięcia biofilmy. Odkryty na UW wynalazek pozwala ograniczyć to zjawisko i zabezpieczyć tkaniny.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...