Málokdo Cool Leidenfrost Effect Science Demonstations to Try

Leidenfrostův efekt je pojmenován pro Johanna Gottlob Leidenfrosta, který tento jev popsal v Tract o některých vlastnostech obyčejné vody v 1796.

V Leidenfrostově efektu je tekutina v blízkosti povrchu mnohem teplejší než její kapalina Bod vytvoří vrstvu páry, která izoluje tekutinu a fyzicky ji odděluje od povrch.

V podstatě, i když je povrch mnohem teplejší než bod varu kapaliny odpařuje se pomaleji, než kdyby byl povrch blízko bodu varu. Pára mezi kapalinou a povrchem zabraňuje přímému kontaktu těchto dvou látek.

Není snadné určit přesnou teplotu, při které se projevuje efekt Leidenfrostu - bod Leidenfrost. Pokud umístíte kapku kapaliny na povrch, který je chladnější než bod varu kapalin, kapka se vyrovná a zahřeje. V bodě varu může kapka syčet, ale bude sedět na povrchu a vařit do páry.

V určitém bodě vyšším než je bod varu se okraj kapky kapaliny okamžitě odpařuje a tlumí zbytek kapaliny před kontaktem. Teplota závisí na mnoha faktorech, včetně atmosférický tlak, objem kapičky a povrchové vlastnosti kapaliny.

Bod Leidenfrostu pro vodu je přibližně dvojnásobek bodu varu, ale tuto informaci nelze použít k předpovědi bodu Leidenfrostu pro jiné kapaliny. Pokud provádíte demonstraci efektu Leidenfrost, nejlepší volbou bude použít povrch, který je hodně teplejší než bod varu kapaliny, takže si budete jisti, že je dost horký.

Účinek Leidenfrostu lze prokázat několika způsoby. Nejběžnější jsou demonstrace s vodou, kapalným dusíkem a roztaveným olovem.

Nejjednodušší způsob, jak prokázat účinek Leidenfrostu, je posypat kapky vody na horkou pánev nebo hořák. V tomto případě má Leidenfrost efekt praktickou aplikaci. Můžete jej použít ke kontrole, zda je pánev dostatečně horká na to, aby byla použita pro vaření, aniž byste riskovali svůj recept na příliš chladném pánvi!

Vše, co musíte udělat, je zahřát pánev nebo hořák, namočit ruku do vody a posypat pánev vodou. Pokud je pánev dostatečně horká, kapičky vody se od místa kontaktu dostanou. Pokud ovládáte teplotu pánve, můžete tuto demonstraci použít také k znázornění bodu Leidenfrost.

Kapky vody se vyrovnají na chladné pánvi. Při teplotě 100 ° C nebo 212 ° F se zplodí blízko bodu varu a vaří. Kapičky se budou chovat tímto způsobem, dokud nedosáhnete bodu Leidenfrost. Při této teplotě a vyšších teplotách je pozorovatelný Leidenfrostův efekt.

Nejjednodušší a nejbezpečnější způsob, jak demonstrovat efekt Leidenfrostu pomocí tekutý dusík znamená rozlité malé množství na povrch, jako je podlaha. Jakýkoli povrch teploty místnosti je výrazně nad bodem Leidenfrostu pro dusík, který má bod varu -195,79 ° C nebo -320,33 ° F. Kapičky dusíkového skitteru přes povrch, podobně jako kapičky vody na horké pánvi.

Varianta této demonstrace je vrhnout do vzduchu hrnek tekutého dusíku. To lze provést na publiku, i když je obecně považováno za nerozumné provést tuto demonstraci pro děti, protože mladí vyšetřovatelé mohou chtít demonstraci eskalovat. Šálek tekutého dusíku ve vzduchu je v pořádku, ale plný nebo větší objem hozený přímo na jinou osobu může způsobit vážné popáleniny nebo jiná zranění.

Riskantnější demonstrací je umístit malé množství tekutého dusíku do úst a vyfouknout páry tekutého dusíku. Účinek Leidenfrostu zde není vidět - chrání tkáň v ústech před poškozením. Tuto demonstraci lze provést bezpečně, existuje však určité riziko, protože požití tekutého dusíku může být fatální.

Dusík není toxický, ale jeho vypařování vytváří obrovskou bublinu plynu schopnou protrhnout tkáň. Poškození tkáně chladem by mohlo být důsledkem požití velkého množství tekutého dusíku, ale primárním rizikem je tlak odpařování dusíku.

Děti by neměly provádět žádnou demonstraci Leidenfrostova efektu v tekutém dusíku. Jedná se o demonstrace pouze pro dospělé. Dráždivý tekutý dusík je pro každého odrazen, protože existuje riziko nehody. Můžete však vidět, že je to hotové, a to lze bezpečně a bez poškození.

Uvedení ruky do roztaveného olova je ukázkou efektu Leidenfrostu. Zde je návod, jak to udělat, a ne se spálit!

Nastavení je celkem jednoduché. Demonstrátor namočí ruku vodou a ponoří ji do roztaveného olova a okamžitě z něj.

Teplota tání olova je 327,46 ° C nebo 621,43 ° F. To je vysoko nad bodem Leidenfrostu pro vodu, ale není tak horké, že by velmi krátká izolovaná expozice spálila tkáň. V ideálním případě je to srovnatelné s vyjmutím pánve z velmi horké trouby pomocí horké podložky.

Tuto demonstraci by neměly provádět děti. Je důležité, aby byl přívod těsně nad bodem tání. Také mějte na paměti olovo je toxické. Neroztavujte olovo pomocí nádobí. Po provedení této demonstrace si důkladně umyjte ruce. Jakákoli pokožka nechráněná vodou bude spáleno.

Osobně bych doporučil namočit jeden smáčený prst do elektrody a ne do celé ruky, aby se minimalizovalo riziko. Tato demonstrace může být provedena bezpečně, ale představuje riziko a pravděpodobně by se jí mělo zcela zabránit. V epizodě televizního pořadu MythBusters z roku 2009 „Mini Myth Mayhem“ je tento efekt docela pěkný a bylo by vhodné studentům ukázat.