اگر دیده‌باشید، گاهی سرآشپزها پشنگه‌های آب را روی ماهی‌تابه‌ی داغ می‌پاشند؛ این همان اثر لیدن‌فراست است. این پدیده زمان اتفاق می‌افتد که قطره‌ای از یک مایع، بر سطحی داغ‌تر از دمای جوش خود قرار می‌گیرد. بعد یک لایه بخار ایجاد و حائل می‌شود؛ و مانع از آن می‌گردد که قطره خیلی سریع بخار شود. همین باعث می‌شود که مانند توپ هاکی‌بازها، مدام دور ماهی‌تابه بسرد. معمولا ً برای سرآشپز دیگر اهمیتی ندارد که بعد چه می‌شود؛ اما آن‌طور‌که فرانک سلستینی از Laboratoire de Physique de la Matière Condensée (CNRS Université de Nice-Sophia Antipolis)، در Physical Review Letters گزارش داده‌است، سرانجام قطره تا شعاعی بخار می‌شود که در آن ناگهان روان‌کنندگی بخار متوقف می‌گردد؛ و بعد قطره از سطح داغ می‌پرد.

این تیم، قطره‌های آب و اتانول، با اندازه‌های بررسی‌شده، را بر یک سطح سیلیکونی ِ متصل به یک قطعه‌ی مسی گرم‌شده، ‌افشاندند و رفتار قطره‌ها را با یک دوربین سرعت بالا مشاهده کردند. یک قطره‌ی آب، ابتدا بر سطح می‌جهد، و سپس چون لایه‌ی بخار ضربه‌ها را می‌گیرد، قطره آرام و کم‌کم همان‌جا ساکن می‌شود، و نهایتا ً کوچک و کوچک‌تر می‌گردد. در یک شعاع بحرانی، قطره مثل موشک می‌پرد. در مورد اتانول، باتوجه‌به گرمای‌نهان پایین‌ترش، قطره پیش از پریدن، زمان کافی ندارد تا بجهد وبعد ثابت شود.  دیگر این‌که، وقتی قطره کوچک می‌شود، برخلاف انتظار لایه‌ی بخار کلفت‌تر می‌شود و نه نازک‌تر.

این مشاهده‌ها در توافق با مدل نویسنده است که انتقال گرما و نیروهای مکانیکی را باهم بررسی می‌کند. فشار روبه بالای وارد بر قطره، هم‌اندازه‌ی وزن آن است؛ تا زمانی‌که قطره آن‌قدر کوچک و سبک می‌شود که این تعادل را بشکند. آن‌طور که نویسنده می‌گوید، چنین مطالعه‌هایی باید با تمرکز بر بهینه‌کردن افشانه‌ی سوخت در موتورهای دیزلی، و خنک کردن سطح با افشاندن مایع‌ها نیز انجام شوند.

منبع:

http://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevLett.109.034501

مأخذ:

پرش قطره‌های لیدن‌فراست

فرانکلین سلستینی، توماس فرچ، و یوس پومئو

Phys. Rev. Lett. 109, 034501 (2012)

۹م جولای ۲۰۱۲