Чудеса пленочного кипения

Описание:

Мы расплавили свинцовый стержень в фарфоровую чашку. Свинец плавится при температуре 327˚С. Затем мы продолжили нагревать свинец, чтобы повысить температуру выше точки плавления.

 

От такой температуры легко загорается поднесенная спичка. Но способен ли человек выдержать (без вреда для себя) погружение пальца в такой горячий металл?

 

Сделать это нам помогло пленочное кипение или эффект Лейденфроста.

 

Объяснение:

Все видели как кипит вода в кастрюле – много пузырьков пара всплывают на поверхность жидкости и лопаются, выпуская пар наружу.

 

Но если пустую кастрюлю нагреть до температуры, значительно превышающей температуру кипения воды, и затем капнуть в нее немного воды, то моментально произойдет вскипание по всей поверхности соприкосновения капли воды с дном кастрюли. Между каплей и дном кастрюли образуется слой пара в виде тонкой пленки. Такое поведение жидкости получило название пленочного кипения.

 

С пленочным кипением вы тоже встречались: оно происходит, когда смоченным пальцем касаются поверхности нагретого утюга. Еще эффектнее пленочное кипение проявляется, если на раскаленную сковородку капнуть водой: капли начнут бегать по сковородке (смотрите здесь).

 

Такое явление впервые обнаружил Лейденфрост (в 1756г) роняя на раскаленную ложку капли воды, поэтому пленочное кипение жидкостей еще называют эффектом Лейденфроста.

 

Эффект Лейденфроста объясняется тем, что в момент первоначального касания капли раскаленной поверхности часть воды бурно вскипает и быстро испаряется. При этом образуется тонкая паровая подушка, поддерживающая каплю над поверхностью и препятствующая дальнейшему интенсивному испарению воды (т.к. пар является плохим проводником тепла).

 

С явлением пленочного кипения связан старинный фокус по погружению влажной руки в расплавленный свинец. С рукой при этом ничего страшного не происходит, так как между расплавленным металлом и кожей образуется слой пара, некоторое время предохраняющий кожу от ожога.

 

Эффектная демонстрация сущности пленочного кипения жидкости погружением в расплавленный свинец влажной руки привлекла внимание и команды «Наука детям».

 

Внимание! Опыт по погружению руки в расплавленный свинец очень эффектен, но и чрезвычайно опасен, если не соблюдать простейшие правила...

 

1) Свинец должен быть не только доведен до температуры плавления, но еще и немного перегрет. Это нужно для того, чтобы металл при соприкосновении с влагой пальца не остыл до температуры кристаллизации. Иначе кусок свинца застынет прямо на пальце и ожога уже не избежать.

 

2) Оксидная пленка с поверхности металла должна быть предварительно снята по той же причине. Она может прилипнуть к пальцу и больно обжечь.

 

3) Палец должен быть увлажнен, но на нем не должны свисать капли воды. Капля воды, попадая на раскаленную поверхность металла, выбрасывает брызги расплавленного свинца во все стороны.

 

4) Влага с пальца защищает только пока испаряется (доли секунды). Если палец задержать в расплавленном свинце подольше, ожога не избежать.

 

5) Пары свинца токсичны! Дышать парами свинца строго не рекомендуется – отравитесь! Проводить эксперимент можно только под вытяжкой или на открытом воздухе, а дышать необходимо через марлевую повязку.

 

Эффектом пленочного кипения жидкости объясняются и другие чудеса того же рода, как опускание рук в расплавленный металл. К ним относятся лизание языком раскаленной докрасна кочерги, хождение по горящим углям, держание во рту жидкого азота и аналогичные им физические фокусы.

Категория: Видео-опыты (физика) | Добавил: Batan1st (31.10.2015)
Просмотров: 2412 | Рейтинг: 0.0/0