Trên 193 ° C (379 ° F), điều kỳ diệu sẽ xảy ra với nước trong bình.

Cái gọi là hiệu ứng Leidenfrost, khi bạn phun nước lên bề mặt nóng, các giọt nước sẽ nổi trên bề mặt trên một lớp hơi nước. Chúng tiếp tục xoáy lâu hơn một hoặc hai lúc nếu ở nhiệt độ thấp hơn (nhưng vẫn trên mức sôi), và trượt khắp chảo trước khi bay hơi.

Điều này xảy ra với tất cả các loại chất lỏng khác nhau, miễn là nhiệt độ cao hơn nhiệt độ sôi của từng chất lỏng cụ thể. Nhưng các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một điều thú vị hơn – đó là hiệu ứng này có thể xảy ra ngay cả giữa hai giọt chất lỏng khác nhau, khiến chúng bật ra khỏi nhau.

Nhóm các nhà nghiên cứu do tác giả đầu tiên, nhà vật lý tại Đại học Puebla, Felipe Pacheco Vázquez, dẫn đầu, đã xem xét các chất lỏng như nước, etanol, metanol, cloroform, và formamide, và phân tích liệu hai giọt từ mỗi nhóm chất lỏng sẽ ngay lập tức “kết hợp” thành một giọt, hay dội ngược trở lại liên tiếp (dội vào nhau nhiều lần).

Họ đã làm điều này bằng cách sử dụng một tấm kim loại nhỏ có độ dốc bên trong nhỏ và nung nó đến 250 °, cao hơn nhiều so với bất kỳ điểm sôi nào của chất lỏng (dao động từ 50 ° C đối với axeton đến 146 ° C trong formamide ở độ cao phòng thí nghiệm ).

Sau đó, một giọt lớn của một chất lỏng được thêm vào một giọt nhỏ được nhuộm màu xanh lam và họ theo dõi chuyện gì đã xảy ra. Một số — khi cả hai giọt của cùng một loại chất lỏng hoặc các chất lỏng có nhiệt độ sôi tương tự — hợp nhất ngay lập tức, khi chúng trượt vào nhau ở điểm thấp nhất trên đĩa.

Những người khác đã mất thời gian của họ trước khi hợp nhất. Chúng trông rất giống giọt nhỏ nảy ra từ giọt lớn. Bạn có thể thấy điều này giữa etanol (giọt nhỏ) và nước (giọt lớn) bên dưới trong video:

https://www.youtube.com/watch?v=sqWzhzhAE8o

“Phản ứng tổng hợp trực tiếp tiếp tục trong vài mili giây và chủ yếu được quan sát thấy trong các giọt của cùng một chất lỏng (chẳng hạn như nước-nước) hoặc chất lỏng có tính chất tương tự (chẳng hạn như etanol-isopropanol),” Nhóm nghiên cứu viết trên một tờ giấy mới.

“Ngược lại, các giọt có sự khác biệt lớn về tính chất (chẳng hạn như nước-etanol hoặc nước-axetonitril) tiếp tục bay lên trong vài giây, hoặc thậm chí vài phút, khi chúng bay hơi cho đến khi đạt đến kích thước tới hạn để cuối cùng kết tụ lại.”

Cuối cùng, sau khi chất lỏng bay hơi nhanh hơn sẽ co lại đến một thể tích nhất định, hai giọt kết hợp và sau đó “nổ” – bạn có một hỗn hợp chất lỏng lớn hơn một chút để trượt băng thay vì hai giọt.

Bạn có thể xem từ bảng bên dưới liệu bất kỳ chất lỏng nào trong số hai chất lỏng kết hợp (c), bật lại (r), tạo thành hỗn hợp của cả hai (c / y) hoặc trong trường hợp đặc biệt vẫn ở trên các pha riêng biệt vì chúng không thể trộn lẫn (x ).

Kết quả của sự va chạm của hai giọt Leidenfrost. (Pacheco Vazquez và cộng sự, PRL, 2021)

Nhóm nghiên cứu gợi ý rằng sự nảy này thực sự là “hiệu ứng ba lần Leidenfrost”, trong đó các giọt không chỉ kết thúc trong một lớp hơi cách nhiệt từ bề mặt của tấm nóng mà còn ở giữa hai giọt.

“Động lực dội ngược được tạo ra bởi vì các giọt không chỉ ở trạng thái Leidenfrost với chất nền, chúng còn trải qua hiệu ứng Leidenfrost với nhau tại thời điểm va chạm,” Nhóm nghiên cứu viết.

“Điều này gây ra bởi nhiệt độ sôi khác nhau và do đó, phần nhúng nóng hơn đóng vai trò như một bề mặt nóng cho giọt có nhiệt độ sôi thấp hơn, dẫn đến ba vùng tiếp xúc ở trạng thái Leidenfrost đồng thời. Chúng tôi gọi tình huống này là hiệu ứng ba Leidenfrost.”

Tìm kiếm đã được xuất bản trong Thư đánh giá vật lý.