Experimente liefern neue Erkenntnisse über den Leidenfrost-Effekt

Je schärfer die Zähne auf einer geriffelten, heißen Oberfläche, desto steilere Gefälle konnten die Tröpfchen erklimmen. (University of Bath)
Je schärfer die Zähne auf einer geriffelten, heißen Oberfläche, desto steilere Gefälle konnten die Tröpfchen erklimmen. (University of Bath)

Physiker der University of Bath haben ein seltsames Phänomen untersucht, das Wassertropfen ermöglicht zu schweben und sogar bergauf zu wandern.

Wenn Wassertropfen auf einer erhitzten Oberfläche eine bestimmte Temperatur erreichen, beginnt die Oberfläche der Tropfen zu sieden, was ihnen erlaubt, auf dem verdampfenden Dampf zu schweben. Das ist als der Leidenfrost-Effekt bekannt und wird häufig beim Kochen beobachtet, wenn Wasser auf eine heiße Herdplatte spritzt, deren Temperatur sich über den Leidenfrost-Punkt befindet, und Tropfen über die Herdplatte flitzen und länger zum Verdampfen brauchen.

Die Physik-Studenten Alex Grounds und Richard Still befassten sich damit, wie sich die Tropfen auf unterschiedlich beschaffenen Oberflächen bei veränderlichen Temperaturen bewegten. Ihre Forschungsarbeit wurde in dem renommierten Journal Scientific Reports der Nature-Gruppe veröffentlicht und besagt, dass sie die Bewegungsrichtung der Tropfen verändern konnten, indem sie die Temperatur der geriffelten Oberfläche veränderten. Sie fanden außerdem heraus, dass die Tropfen dazu gebracht werden können, einen steiles Gefälle hinaufzuklettern – Je schärfer die Zähne auf der [geriffelten] Oberfläche, desto steiler das Gefälle, das sie überwinden konnten.

Alex Grounds, der jetzt für ein Msc Innovation and Technology Management in Bath studiert, sagte: “Der Leidenfrost-Effekt ist seit Jahrhunderten bekannt, aber wir verstehen immer noch nicht genau die Physik hinter all den bemerkenswerten Folgen.”

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Video-Link: https://youtu.be/TivpLa9Wa1o

Demonstration des Leidenfrost-Effekts. (University of Bath)

Wir denken, dass die Tropfen ihre Bewegungsrichtung abhängig davon ändern, wie schnell das Gas von der Oberfläche der Tropfen verdampft und wie stark der Tropfen schwebt, zusammen mit dem Effekt der texturierten Oberfläche, die es ihnen erlaubt sich zu bewegen und sogar bergauf zu wandern. Wir fanden heraus, dass die Tropfen bei schärferen Zähnen steilere Gefälle erklimmen konnten, was – wie wir glauben – an einer effizienteren Wärmeübertragung auf der geriffelten Oberfläche liegt”, ergänzte er.

Dr. Kei Takashina, ein Dozent für Physik in Bath, betreute das Projekt. Er fügte hinzu: “Dieses Projekt hat wirklich die Vorstellungskraft der Studenten eingefangen. Die diesjährigen Abschlussstudenten werden diese Arbeit nun fortführen und versuchen, die komplexe physikalische Umgebung dieses gut bekannten Phänomens zu verstehen. In der Zukunft könnte dieses Wissen benutzt werden, um fortschrittlichere Methoden für die Kontrolle von kleinen Tröpfchen und die Wärmeübertragung zu entwickeln, beispielsweise für Kühlsysteme ohne bewegliche Teile.”

Quelle: http://www.bath.ac.uk/news/2012/10/30/water-travelling-uphill/

(THK)

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