Några coola Leidenfrost Effekt Science Demonstrations to Try

Leidenfrost-effekten heter efter Johann Gottlob Leidenfrost, som beskrev fenomenet i En trakt om några kvaliteter av vanligt vatten 1796.

I Leidenfrost-effekten är en vätska i närheten av en yta mycket varmare än vätskans kokning punkt kommer att producera ett ångskikt som isolerar vätskan och separerar den fysiskt från yta.

I huvudsak, även om ytan är mycket varmare än kokpunkt av vätskan, det förångas långsammare än om ytan var nära kokpunkten. Ångan mellan vätskan och ytan hindrar de två från att komma i direkt kontakt.

Det är inte lätt att identifiera den exakta temperaturen vid vilken Leidenfrost-effekten spelar in - Leidenfrost-punkten. Om du lägger en droppe vätska på en yta som är svalare än vätskans kokpunkt kommer plattan att platta ut och värmas upp. Vid kokpunkten kan droppen väsa, men den kommer att sitta på ytan och koka i en ånga.

Vid någon punkt högre än kokpunkten förångas kanten på vätskedroppen omedelbart, vilket dämpar resten av vätskan från kontakt. Temperaturen beror på många faktorer, inklusive

Leidenfrostpunkten för vatten är ungefär dubbelt så mycket som kokpunkten, men den informationen kan inte användas för att förutsäga Leidenfrostpunkten för andra vätskor. Om du utför en demonstration av Leidenfrost-effekten, är ditt bästa alternativ att använda en yta som är mycket varmare än vätskans kokpunkt, så du är säker på att den är tillräckligt varm.

Det finns flera sätt att demonstrera Leidenfrost-effekten. Demonstrationer med vatten, flytande kväve och smält bly är de vanligaste.

Det enklaste sättet att demonstrera Leidenfrost-effekten är att strö droppar vatten på en varm panna eller brännare. I det här fallet har Leidenfrost-effekten en praktisk tillämpning. Du kan använda den för att kontrollera om en kastrull är tillräckligt varm för att användas för matlagning utan att riskera ditt recept på en för sval panna!

Allt du behöver göra är att värma upp en panna eller en brännare, doppa handen i vattnet och strö pannan med vattendroppar. Om pannan är tillräckligt varm kommer vattendropparna att skippa bort från kontaktpunkten. Om du styr temperaturen på pannan kan du också använda denna demonstration för att illustrera Leidenfrostpunkten.

Vattendroppar plattar ut på en sval stekpanna. De plattar nära kokpunkten vid 100 ° C eller 212 ° F och kokar. Dropparna fortsätter att bete sig på detta sätt tills du når Leidenfrostpunkten. Vid denna temperatur och vid högre temperaturer kan Leidenfrost-effekten observeras.

Det enklaste och säkraste sättet att demonstrera Leidenfrost-effekten med flytande kväve är att spilla en liten mängd av den på en yta, till exempel ett golv. Varje rumstemperaturyta är långt över Leidenfrostpunkten för kväve, som har en kokpunkt på −195,79 ° C eller −320,33 ° F. Droppar av kvävskridare över en yta, ungefär som vattendroppar på en varm panna.

En variation av denna demonstration är att kasta en kopp full flytande kväve i luften. Detta kan göras över publiken, även om det i allmänhet anses oklokt att utföra denna demonstration för barn, eftersom unga utredare kanske vill öka demonstrationen. En kopp flytande kväve i luften är bra, men en koppfull eller större volym som kastas direkt på en annan person kan leda till allvarliga brännskador eller andra skador.

En mer riskfylld demonstration är att placera en liten mängd flytande kväve i munnen och spränga puffar med flytande kväveånga. Leidenfrost-effekten är inte synlig här - det är det som skyddar vävnaden i munnen från skador. Denna demonstration kan utföras säkert, men det finns ett riskelement eftersom intag av flytande kväve kan vara dödligt.

Kvävet är inte giftigt, men dess förångning ger en jätte gasbubbla, som kan skada vävnad. Vävnadsskador från kylan kan bero på intag av en stor mängd flytande kväve, men den primära risken är på grund av kväveförångningstrycket.

Ingen av flytande kvävedemonstrationer av Leidenfrost-effekten bör utföras av barn. Det här är demonstrationer för endast vuxna. Munnen med flytande kväve avskräcks för alla på grund av potentialen för en olycka. Du kan dock se att det är gjort och det kan göras säkert och utan skada.

Att lägga din hand i smält bly är en demonstration av Leidenfrost-effekten. Så här gör du och inte brännas!

Uppsättningen är ganska enkel. Demonstranten väter sin hand med vatten och doppar den i och omedelbart ur smält bly.

Blyets smältpunkt är 327,46 ° C eller 621,43 ° F. Detta är långt över Leidenfrostpunkten för vatten, men ändå inte så varmt att en mycket kort isolerad exponering skulle bränna vävnad. Helst är det jämförbart med att ta bort en kastrull från en mycket varm ugn med en varm dyna.

Denna demonstration bör inte utföras av barn. Det är viktigt att ledningen ligger precis över sin smältpunkt. Tänk också på bly är giftigt. Smälta inte bly med hjälp av köksredskap. Tvätta händerna mycket noggrant efter att du har utfört denna demonstration. All hud som inte är skyddad av vatten kommer att brännas.

Personligen skulle jag rekommendera att man doppar ett enda fuktat finger i ledningen och inte en hel hand för att minimera risken. Denna demonstration kan utföras säkert, men medför risk och bör antagligen undvikas helt. Episoden "Mini Myth Mayhem" från tv-serien MythBusters 2009 demonstrerar denna effekt ganska snyggt och skulle vara lämplig att visa för studenter.