عدد قليل من التظاهرات العلمية الرائعة لتأثير Leidenfrost للتجربة

تم تسمية تأثير Leidenfrost باسم Johann Gottlob Leidenfrost ، الذي وصف الظاهرة في مسالك حول بعض صفات المياه المشتركة في عام 1796.

في تأثير Leidenfrost ، يكون السائل بالقرب من سطح أكثر سخونة من غليان السائل ستنتج طبقة من البخار التي تعزل السائل وتفصله ماديا عن سطح - المظهر الخارجي.

أساسا، على الرغم من أن السطح أكثر سخونة من السطح نقطة الغليان من السائل يتبخر أبطأ مما لو كان السطح بالقرب من نقطة الغليان. يمنع البخار بين السائل والسطح الاثنين من الاتصال المباشر.

ليس من السهل تحديد درجة الحرارة الدقيقة التي يظهر عندها تأثير Leidenfrost - نقطة Leidenfrost. إذا قمت بوضع قطرة من السائل على سطح أكثر برودة من درجة غليان السوائل ، فإن القطرة ستسطح وتسخن. في نقطة الغليان ، قد تنخفض القطرة ، ولكنها ستجلس على السطح وتغلي في بخار.

عند نقطة ما أعلى من درجة الغليان ، تتبخر حافة قطرة السائل على الفور ، مما يخفف من بقية السائل من التلامس. تعتمد درجة الحرارة على العديد من العوامل ، بما في ذلك الضغط الجويوحجم القطرة وخصائص سطح السائل.

تبلغ نقطة Leidenfrost للمياه حوالي ضعف نقطة الغليان ، ولكن لا يمكن استخدام هذه المعلومات للتنبؤ بنقطة Leidenfrost للسوائل الأخرى. إذا كنت تقوم بعرض توضيحي لتأثير Leidenfrost ، فإن أفضل رهان لك هو استخدام سطح

هناك عدة طرق لتوضيح تأثير ليدنفروست. المظاهرات بالماء والنيتروجين السائل والرصاص المنصهر هي الأكثر شيوعًا.

إن أبسط طريقة لإثبات تأثير Leidenfrost هي رش قطرات الماء على مقلاة ساخنة أو حارق. في هذه الحالة ، فإن تأثير Leidenfrost له تطبيق عملي. يمكنك استخدامه للتحقق مما إذا كان المقلاة ساخنة بدرجة كافية لاستخدامها في الطهي دون المخاطرة بالوصفة في مقلاة رائعة جدًا!

كل ما عليك فعله هو تسخين المقلاة أو الموقد ، غمس يدك في الماء ، ورش المقلاة بقطرات الماء. إذا كان القدر ساخنًا بما فيه الكفاية ، فإن قطرات الماء ستبتعد عن نقطة التلامس. إذا كنت تتحكم في درجة حرارة المقلاة ، يمكنك استخدام هذا العرض التوضيحي لتوضيح نقطة Leidenfrost أيضًا.

ستسقط قطرات الماء في مقلاة باردة. سوف تتسطح بالقرب من نقطة الغليان عند 100 درجة مئوية أو 212 درجة فهرنهايت وتغلي. ستستمر القطرات في التصرف بهذه الطريقة حتى تصل إلى نقطة Leidenfrost. عند درجة الحرارة هذه وفي درجات الحرارة المرتفعة ، يمكن ملاحظة تأثير ليدنفروست.

الطريقة الأسهل والأكثر أمانًا لتوضيح تأثير Leidenfrost مع نيتروجين سائل هو سكب كمية صغيرة منه على سطح مثل الأرضية. أي سطح درجة حرارة الغرفة أعلى بكثير من نقطة Leidenfrost للنيتروجين ، والتي لديها نقطة غليان −197.79 درجة مئوية أو 20320.33 درجة فهرنهايت. قطرات من النيتروجين المتزلج على السطح ، مثل قطرات الماء في مقلاة ساخنة.

اختلاف هذا العرض هو إلقاء كوب من النيتروجين السائل في الهواء. يمكن القيام بذلك على الجمهور ، على الرغم من أنه من غير الحكمة عمومًا إجراء هذا العرض التوضيحي للأطفال ، حيث قد يرغب المحققون الشباب في تصعيد المظاهرة. كوب من النيتروجين السائل في الهواء جيد ، لكن حجم كوب أو أكبر يلقي مباشرة على شخص آخر يمكن أن يؤدي إلى حروق خطيرة أو إصابات أخرى.

من المظاهر الأكثر خطورة وضع كمية صغيرة من النيتروجين السائل في فم المرء وتفجير نفث بخار النيتروجين السائل. تأثير Leidenfrost غير مرئي هنا - إنه ما يحمي الأنسجة في الفم من التلف. يمكن إجراء هذا العرض التوضيحي بأمان ، ولكن هناك عنصر خطر لأن ابتلاع النيتروجين السائل يمكن أن يكون مميتًا.

النيتروجين ليس سامًا ، ولكن تبخره ينتج فقاعة غاز عملاقة ، قادرة على تمزق الأنسجة. يمكن أن ينتج تلف الأنسجة من البرد عن تناول كمية كبيرة من النيتروجين السائل ، ولكن الخطر الأساسي هو من ضغط تبخر النيتروجين.

لا يجب إجراء أي من عروض النيتروجين السائلة لتأثير Leidenfrost من قبل الأطفال. هذه مظاهرات للكبار فقط. لا يشجع أي شخص على شفط فم النيتروجين بسبب احتمالية وقوع حادث. ومع ذلك ، قد ترى أنه تم القيام به ويمكن القيام به بأمان وبدون ضرر.

وضع يدك في الرصاص المنصهر هو عرض لتأثير Leidenfrost. إليك كيفية القيام بذلك ولا تحرق!

الإعداد بسيط للغاية. يقوم المتظاهر بتبليل يديه بالماء ويغمسها ويخرج منها على الفور من الرصاص المنصهر.

نقطة انصهار الرصاص هي 327.46 درجة مئوية أو 621.43 درجة فهرنهايت. هذا أعلى بكثير من نقطة Leidenfrost للمياه ، ولكن ليس حارًا لدرجة أن التعرض المعزول لفترة وجيزة جدًا سيحرق الأنسجة. من الناحية المثالية ، يمكن مقارنتها بإخراج مقلاة من فرن ساخن جدًا باستخدام وسادة ساخنة.

لا ينبغي أن يقوم الأطفال بهذه المظاهرة. من المهم أن يكون الرصاص فوق نقطة انصهاره. أيضا ، ضع في اعتبارك الرصاص سام. لا تذوب الرصاص باستخدام أدوات الطهي. اغسل يديك جيدًا بعد إجراء هذا العرض. أي جلد غير محمي بالماء سيتم حرقها.

أنا شخصياً أوصي بغمس إصبع واحد مبلل في المقدمة وليس في يد كاملة لتقليل المخاطر. يمكن إجراء هذا العرض التوضيحي بأمان ، ولكنه ينطوي على مخاطر وربما يجب تجنبه تمامًا. توضح حلقة 2009 "Mini Myth Mayhem" من البرنامج التلفزيوني MythBusters هذا التأثير بشكل جيد جدًا وستكون مناسبة للعرض للطلاب.