Z pewnością każdy z nas widział albo słyszał o ludziach chodzących po rozżarzonych węglach albo wkładających rękę do wrzącego oleju czy roztopionego żelaza bez nawet najmniejszego oparzenia. z jakiego powodu tak się dzieje? Czy jest to cud? Nie, to tylko i wyłącznie prosta fizyka!
Zjawisko Leidenfrosta – proste wytłumaczenie
Za wszystkie wspomniane wyżej cuda odpowiada zjawisko Leidenfrosta opisane pod koniec XVIII wieku przez niemieckiego lekarza, fizyka oraz chemika. Na czym ono polega? Otóż generalnie badacz ten zauważył, że upuszczona na gorące podłoże kropla wcale nie odparowuje od razu, co by w zasadzie wydawało się naprawdę logiczne. Jakie jest wyjaśnienie tego zjawiska?
Okazuje się, że w przypadku wspomnianej wcześniej kropli, szybkość zaniku i parowania spodnich warstw jest znacznie szybsza niż przenikanie ciepła do wewnątrz. Generalnie zatem między rozgrzaną powierzchnią a kroplą tworzy się warstwa pary, która hamuje dalsze przenikanie ciepła i dalsze parowanie kropli. Można zresztą zauważyć, że upuszczając troszkę wody na rozgrzaną patelnię, woda najpierw formuje kroplę a potem, co ciekawe, ta kropla przy ruchach patelnią swobodnie przemieszcza się po niej, nie parując dalej. To wszystko z powodu właśnie tej warstwy pary wodnej, jaka oddziela kroplę od patelni.
Zjawisko to można odnieść jednak nie tylko do kropli wody upadającej na rozgrzane podłoże, a w zasadzie do wszystkich obiektów, które tylko parują. Warto także zauważyć, że jeśli zanurzymy obiekt w cieczy, która ma znacząco wyższą temperaturę od temperatury jego wrzenia, to najpierw dochodzi gwałtownego wrzenia, potem do przerwy i znowu do wrzenia.
Zjawisko Leidenfrosta – przykłady i ich wytłumaczenie
Jak w zasadzie wygląda to w przypadku wspomnianych wcześniej cudów? Otóż odnosząc się do rozżarzonych węgli – ciało ludzkie paruje nieustannie. W związku z tym, między węglem a ciałem na moment powstaje ochronna warstwa pary wodnej. Tak samo będzie, jeśli zanurzymy rękę w wodze a następnie szybko włożymy ją na ułamek sekundy do roztopionego żelaza – też nie dojdzie do żadnego poparzenia z uwagi na ochronę pary wodnej.
Zasadniczo jednak wygląda to tak, że najpierw jest to gwałtowne wrzenie – w tym wypadku pary wodnej, potem krótka pauza z uwagi na działanie pary, później jednak bariera ochronna jest przełamana i proces wrzenia ponownie się rozpoczyna. W związku z tym oczywiście w przypadku stanięcia na rozżarzonych węglach przez dłuższy czas na pewno dojdzie do poparzenia, podobnie jak przy zanurzenia palca w gorącej cieczy. Nie należy zatem takich eksperymentów wykonywać w domu.
FAQ – najczęściej zadawane pytania
Czym jest zjawisko Leidenfrosta?
Zjawisko Leidenfrosta polega na tym, że upuszczona na gorące podłoże kropla nie odparowuje od razu, ponieważ między rozgrzaną powierzchnią a kroplą tworzy się warstwa pary, która hamuje przenikanie ciepła i dalsze parowanie.
Jak wyjaśnić, że ludzie mogą chodzić po rozżarzonych węglach bez oparzeń?
Za to zjawisko odpowiada fizyka, a konkretnie zjawisko Leidenfrosta. Ciało ludzkie paruje nieustannie, a między węglem a ciałem na moment powstaje ochronna warstwa pary wodnej.
Dlaczego kropla wody tańczy na rozgrzanej patelni, zamiast od razu wyparować?
Jest to spowodowane zjawiskiem Leidenfrosta. Między rozgrzaną patelnią a kroplą wody tworzy się warstwa pary wodnej, która oddziela kroplę od powierzchni i zapobiega jej dalszemu parowaniu, pozwalając jej swobodnie się przemieszczać.
Czy zjawisko Leidenfrosta dotyczy tylko wody i rozgrzanych powierzchni?
Nie, zjawisko to można odnieść nie tylko do kropli wody upadającej na rozgrzane podłoże, ale w zasadzie do wszystkich obiektów, które tylko parują.
Czy zjawisko Leidenfrosta może ochronić dłoń przed roztopionym żelazem?
Tak, jeśli zanurzymy rękę w wodzie, a następnie szybko włożymy ją na ułamek sekundy do roztopionego żelaza, to dzięki ochronie pary wodnej nie dojdzie do poparzenia.
Czy wykonywanie eksperymentów z wykorzystaniem zjawiska Leidenfrosta w domu jest bezpieczne?
Nie, bariera ochronna z pary wodnej jest tymczasowa i po krótkiej pauzie zostaje przełamana, co prowadzi do poparzeń. Z tego powodu nie należy wykonywać takich eksperymentów w domu.
