Sabe o espaço embaixo da gota de Leidenfrost? Pesquisadores captaram primeiras imagens precisas

Por , em 23.02.2016

Há vários bons vídeos que mostram o efeito Leidenfrost, que ocorre quando um líquido entra em contato com uma superfície muito mais quente que o seu ponto de ebulição, e produz uma minúscula camada isolante de 0,1mm que impede que evapore rapidamente. A gota “flutua” sustentada pela camada de vapor. Você pode observar este efeito em casa usando apenas uma panela muito quente e um pouco de água.

Agora pesquisadores conseguiram captar imagens do pequeno espaço entre a gota e a superfície quente. Eles não usaram água, mas sim etanol e heptano fluorado. O vídeo permite observar que o formato da base da gota muda conforme a temperatura se aproxima do ponto de Leidenfrost. Esse ponto depende do tipo de líquido usado e muda com a velocidade de impacto da gota.

Os pesquisadores, sob liderança de Minori Shirota, da Universidade de Twente (Holanda), publicaram seu trabalho em uma edição recente do Physical Review Letters.

gota de etanol
Na primeira imagem, a gota de etanol cai em uma superfície a 150° C. Na imagem de baixo,com fundo azul, a cor vermelha indica a altura da gota. Sem altura significante, ela tem grande contato com a superfície.

Na primeira imagem, a gota de etanol cai em uma superfície a 150° C. Na imagem de baixo, com fundo azul, a cor vermelha indica a altura da gota. Sem altura significante, ela tem grande contato com a superfície.

Na segunda imagem, a gota de etanol cai em uma superfície a 180° C. A cor da imagem inferior mostra que partes da gota já não tocam a superfície.

Na segunda imagem, a gota de etanol cai em uma superfície a 180° C. A cor da imagem inferior mostra que partes da gota já não tocam a superfície.

Na terceira imagem, a gota de etanol cai em uma superfície a 220° C. A cor da imagem inferior mostra que a gota não só não toca mais a superfície como está bastante distante dela.

Na terceira imagem, a gota de etanol cai em uma superfície a 220° C. A cor da imagem inferior mostra que a gota não só não toca mais a superfície como está bastante distante dela.

Lasers para ajudar na observação

Para filmar o espaço de levitação, os pesquisadores usaram uma técnica chamada imagem por Reflexão Interna Total (TIR). Ao refletir um raio de laser em espelhos e através de um prisma com um certo ângulo, os pesquisadores puderam fazer o raio resultante atravessar as gotas de etanol.

Esse procedimento cria imagens das gotas em tons de cinza, que se diferenciam claramente da área seca mais clara. Isso permite que os pesquisadores enxerguem onde as gotas entram em contato com a superfície, se é que entram.

Panqueca x anel

A grande novidade deste estudo é que foi possível observar que o formato da superfície da gota que tem contato com a superfície quente não é redonda e plana como uma panqueca, mas tem o formato de um anel.

Implicações para a indústria

A melhor compreensão do efeito de Leidenfrost pode ajudar a indústria. “O calor transferido de superfícies sólidas para gotas tem um papel importante em várias tecnologias como o resfriamento de eletrônicos, performance de motor e emissão de poluentes”, diz o coautor da pesquisa, Detlef Lohse.

No futuro, os pesquisadores planejam usar as observações para desenvolver modelos mais precisos do efeito de Leidenfrost para vários tipos de líquidos. Eles também querem investigar os efeitos da pressão do local no fenômeno. [Phys Org]

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