Физики открыли новый способ заставить воду парить над поверхностью: чем это поможет АЭС

ATinformНаука 11.06.2024 в 08:33151Обсудить
Физики открыли новый способ заставить воду парить над поверхностью: чем это поможет АЭС
Фото: MIT
Капли воды, хотя в это трудно поверить, могут парить над горячей поверхностью

Если капли жидкости бросить на очень горячую поверхность, то они начнут перемещаться по ней. Но на самом деле капли воды парят над поверхностью. Тепло от горячей поверхности испаряет ближайшую к ней сторону капли воды и создается теплоизолирующая прослойка из пара, на которой парит остальная часть капли. Это явление известно, как эффект Лейденфроста. Физики, опубликовавшие результаты исследования в журнале Nature Physics, создали способ снизить температуру, при которой происходит это явление. Это открытие имеет большое значение для применения при теплопередаче, в частности для охлаждение промышленного оборудования и охлаждения теплообменных аппаратов на АЭС, пишет ScienceAlert.

Уже почти 200 лет физики знают об эффекте Лейденфроста, и его параметры хорошо изучены. Чтобы возник этот эффект, нужно достаточно тепла, чтобы вода мгновенно образовала пар при контакте с горячей поверхностью, но не так много тепла, чтобы вся капля воды мгновенно испарилась.Причина, по которой вода не испаряется полностью заключается в том, что значительная часть энергии от горячей поверхности отводится в виде пара, а не попадает в остальную часть капли.

Поверхность, которую разработали физики состоит из сотен крошечных столбиков высотой примерно 0,08 мм, то есть шириной с человеческий волос. Они расположены в виде сетки и разделены расстоянием примерно 0,12 мм. При попадании на поверхность капля воды покрывает около 100 столбиков. Когда вода находится на поверхности, столбики давят на каплю воды, передавая больше тепла внутрь и позволяя воде закипать быстрее. Это означает, что эффект Лейденфроста можно наблюдать в течение миллисекунд и при гораздо более низких температурах, чем на плоской поверхности, такой как плита или сковорода.

Физикам удалось спровоцировать левитацию воды при температуре 130 градусов Цельсию, что намного ниже, чем 230 градусов Цельсия, которые, являются типичными для эффекта Лейденфроста в этих условиях. Вода является отличной средой для охлаждения. Она кипит и испаряется при температуре 100 градусов Цельсия. Жидкая вода не может быть горячее этой точки кипения, поскольку она превращается в пар.

Созданная поверхность с крошечными столбиками предлагает более эффективный механизм теплопередачи, который может быть намного безопаснее, чем используемые в настоящее время технологии водяного охлаждения, говорят ученые. Это может предотвратить взрывы пара.

Такие взрывы происходят, когда пузырьки пара внутри жидкости быстро расширяются из-за наличия сильного источника тепла. Это может случится на АЭС, где структура поверхности теплообменных аппаратов может влиять на рост пузырей пара и потенциально спровоцировать взрыв.

По словам физиков, они считали крошечные столбики изменят поведение хорошо известного явления, но результаты бросили вызов даже их воображению.

Аватар Skibair Ирина Скиба / Skibair
Журналист ATinform

11.06.2024 в 08:33
0.0 из 5 // 0 физики, АЭС, вода
Комментариев нет.
Войдите, чтобы оставить комментарий.