Mindenki tudja, hogy a forrásban lévő víz esetében buborékok törnek a felszínre, a tudomány azonban ezen is képes változtatni. Bár magát a buborékképződés nélküli forrási folyamatot már korábban is elérték, az amerikai Northwestern Egyetem kutatása lehetővé teszi ennek a buborékmentes állapotnak a fenntartását akkor is, amikor a vizet körülvevő forró anyagok hűlni kezdenek.
A jelenség a Leidenfrost-hatáson alapul. Ha egy serpenyő elég forró, a vízcseppek hosszú időn át mozognak, táncolnak a fémlap felszínén, a forráspontjánál jelentősen melegebb környezet ugyanis egy gőzpárnát képez a vízcsepp körül, ami hőszigetelőként viselkedve lassítja a forráspont elérését, ezáltal az elpárolgását. Hasonló, bár fordított helyzet alakul ki, ha egy, a víz forráspontjának többszörösére hevített fémgolyót majdnem forrásban lévő vízbe mártunk. Ekkor a golyó körül kialakuló gőzpárna hatására a folyadék buborékképződés nélkül forr fel, magyarázta Neelesh Patankar a Northwestern elméleti tudósa, a kutatás vezetője. A felület hűlésével azonban a kezdetben 2-3 milliméteres gőzréteg viszonylag hosszú idő után, igen látványosan omlik össze, a vízben pedig megindul a buborékképződés, heves kitörést idézve elő. A Leidenfrost-hatás komoly probléma a vegyi üzemekben és az atomreaktorokban, ahol a folyékony víz és a forró fémek reakciója akár robbanásokhoz is vezethet, emlékezzünk csak Fukusimára.
Azonban, ha sikerülne elég hosszan távol tartani a forró vizet az anyagtól, a gőz fennmaradhatna azután is, hogy az anyag a víz forráspontja alá hűl, kiiktatva a robbanás kockázatát, vetette fel Patankar. Elmélete teszteléséhez a szaúdi Abdullah Tudományos és Műszaki Egyetem csapata Ivan Vakarelski vezetésével fémgömböket vont be egy kereskedelmi forgalomban is elérhető nanorészecske alapú bevonattal, ami egy érdes, erőteljesen vízlepergető felületet biztosított, majd 400 Celsius fokra hevítették a gömböket és szoba hőmérsékletű vízbe merítették azokat.
Az érdes bevonat üregei megteltek gőzzel, stabilizálva a Leidenfrost gőzpárnát, háborítatlanul hagyva a körülötte elhelyezkedő vizet egészen addig, míg a gömbök 100 fokra visszahűltek. A hűléssel együtt a gőzpárna is fokozatosan vékonyodott, kiküszöbölve az összeomlást, ezáltal teljes egészében kiiktatva a forrás buborékozó fázisát. ”Azt hittük javíthatunk a Leidenfrost hatás és a buborékképződés közötti átmeneten, de nem csak hogy, lecsökkentettük, hanem teljesen egészében meg is szüntettük” - mondta Vakarelski.
"Egy régóta ismert hatást manipuláltunk a megfelelő anyagokkal és kémiával, hogy meggátoljuk a forrás közbeni buborékképződést" - mondta Patankar, aki szerint felfedezésük a buborékokkal kapcsolatos robbanások megelőzése mellett egy napon alkalmazható lesz a hőátadó berendezéseknél, vagy akár a hajók közegellenállásának csökkentésére, és nem utolsó sorban fagyásgátló technikákhoz is elvezethet.
Véleményem szerint a gõzpárna akkor is jelen marad ebben az esetben, amikor a test hõmérséklete 100 celziusz álá csökken, mivel hozzá tapadt a felülethez, ezért onnan nem tud a már kialakult gõz elszakadni, de vízzé visszaalakulni sem tud, mert a környezet nem elég hideg hozzá, hogy az ehhez szükséges hõt leadja. Újabb adag gõz nem keletkezik, nyilvánvalóan, a visszamaradó gõz még akkor keletkezett, amikor a gömb hõmérséklete melegebb volt 100 foknál. Csak odaragadt. Mint béka a fakerékre.
Ezzel azt akarom mondani, hogy ha vég különbözõ méretû hõcserélõd, akkor nem azt csinálod, hogy felítod a diffegyenletek és végigszámolod a diffegyeneletet. A dimenziótlan diffegyenletek meg vannak oldva, paraméteres görbeseregek. Az adott problémánál kiszámolják a (dimenziótlan) hasonlósági számokat, és az alapján már felhasználhatóak az elõre kiszámolt eredmények. Remélem így érthetõbb. A módszer hátránya természtesen az, hogy ahány hõcserélõ, annyi ilyen egyszerûsítõ öszefüggés volt és minél szélsõségesebb esetre oldottad meg, annál pontatlanabb volt. Viszont akkor ennyit tudtak.
(Ma a hasonlósági számokat a végeselem modellek validálására is szokták használni. Pl. áramkép számításánál hiába ad egyezést a mérésekkel, a fali csúcsszatófeszülségre jellemzõ hasonlósági szám rossz, akkor nem fogadható el a modell, stb.)
A hõ- és áramlástechnikai jelenségeket dimenziótlan számokkal is le lehet írni. Ez azért jó, mert anno a diffegyenleteket csak így tudták gyorsan megoldani. Adott hasonlósági számon belül érvényes zárt alakban van iteratívan megoldható összefüggésekkel dolgoztak. A hasonlósági számok ezen felül másra is jók. Csak egy egyszerû példa.
Ha veszel egy 2 cm-es fém golyót és légáramlásban helyezed, akkor lesz egy légellenállás tényezõje adott levegõ sebességnél, sûrûségnél és hõmérsékletnél. A kérdés az, hogy mikor lesz pl. egy négyszer akkora golyónak ugyanakkora légellenállás tényezõje. Figyelem, ez nem a légellenállási erõ abszolút értéke. Hát akkor, ha a rá vonatkozó hasonlósági számok egyeznek. Áramlásoknál ez jellemzõen a Reynolds szám azonosságát jelenti. Tehát, ha te kimérsz egy 2 cm-es golyóval áramlási sebesség változtatásával különõ Re szám értékeknél ellenállás tényezõket, akkor ugyanakkora Re számnál pusztán a nagyobb vagy kisebb golyó méretével kiszámolható (közelítõleg) az eltérõ méretû, de hasonló test légellenállása, azonos Re szám tartományban.
A hõtechnikai prbolémáknák is vannak ilyen hasonlósági számok. A kismita modellkísérletek alapja az, hogy melyik hasonlósági számot tartod állandónak és mennyire pontosan. Hõtechikában ilyen pl. a Grashof szám, Nusselt-szám, stb.
a Leidenfrost-gõzpárna akkor is jelen van, ha az anyag 100C° hõmérséklet alá süllyed? mert ha nem, akkor mégis csak forrásról beszélünk, hiszen elég valószínûtlen lenne másképp, hogy épp a forráspont alá hûlés megszüntetné egyébként.
azt hiszem ez nem lehetne kizárható, mivel elképzelhetõ, hogy a forrást a kis fajsúlyú, gyenge hõvezetésû, de nagy hõenergiájú levegõ folyamatosan a víz felszínén valósítja meg, épp csak egy nagyon vékony, felszíni rétegében a víznek.
ha pedig 100C° alá süllyed a bevont anyag felülete, akkor a gõzpárna egyszerûen megszûnik semmilyen következmény nélkül, mert ekkor már érintkezhet közvetlenül vízzel az anyag anélkül, hogy hidrogén felszabadulással nagy mennyiségben elforrjon.
segítsetek, ha tévedek, ingoványos területre érkeztem.
ez jó meglátás lehet! ez hiányzott nekem a sztoriból, hogy miért jó, hogy a lyukacsokban vannak a gõzmolekulák: nyilván, mert ott jobban megtapadnak, ami önmagában egy relatív állandó fedettséget biztosít a felületnek még akkor is, ha a gödröcskék csúcsainál ez éppen nem mondható el. a végeredmény az, hogy valamekkora hányadban folyamatosan és erõsen kötõdbe a felülethez jelen van a gõzpárna.
az elsõ 10 sorral, amit leírtál nem lett volna semmi probléma, szívesen megpróbáltam volna megválaszolni a kérdéseidre, de ez:
"Lehetne úgy közölni egy cikket, hogy ne csak kérdéseket vessen fel, hanem eleve magyarázatokkal szolgáljon azokra? Mondjuk elsõ blikkre a felmerülõ kérdéseket a cikkben megválaszolni? Nem kérdés-felelek formájában, hanem a szövegbe ágyazva?"
mért van az, hogy nekem elsõ olvasatra egész jól körvonalazódott minden komolyabb háttértanulmányok nélkül és mért van az, hogy te meg elkezdesz hõzöngeni a cikkíróra?
Azt hiszem értem. A Leidenfrost gõzpárnára mindkét esetben felhajtóerõ hat, ezért a felszín felé igyekszik emelkedni. Azonban az érdesebb felületen a gõz molekuláit nagyobb kohéziós erõ köti a gömbhöz a nagyobb fajlagos felület miatt, így elég nagy mennyiségben van jelen ahhoz, hogy a víz ne érintkezzen a felülettel. Ez pontosan olyan mint a gekko talpa az üvegen, csak itt meg van fordítva, maga a felület tapadós, és a molekulák tudnak rajta futkározni, legyõzve a felhajtóerõt. Ebben az értelemben véve valószínûleg az áramló víz sodrásával szemben is képesek lennének a felületen maradni (a molekulák, nem a gekkók) szerintem.
Vicces vagy a szövegértési villogásoddal, ugyanis pont nem kapcsolódik sehogy az okoskodásod azzal, amire válaszolgatsz. Felvágos kis retardált pöcs vagy, ráadásul a büdös nagy semmire vered a nyálad.
Fukusimában meg kurvára nem az történt, amit itt összevizionálsz.
Ha neked is csak arról szól az SG. hogy kiékd a retardáltságod, akkor húzzál innen a retkes kurva anyádba.
Komolyan eljutottam odáig, hogy egy tucat embernél kevesebbet tartok itt érdemesnek az emberi hangnemre.
nyilván ebben lehet valami. ettõl függetlenül is azért ez hatalmas áttörés.
mivel sikerült annyi ismeretlen szakszót használod, így a felvetésed nem teljesen értem, viszont azt átlátom -- ha ez válasz a felvetésedre -- hogy minél nagyobb a vízbe mártott test hõmérséklete, annál megingathatatlanabb, stabilabb lesz a gõzpárna, mert a nagyobb hõ, ha nem is egyenesen arányosan, de valamivel mindig több vizet fog gyorsan párolgásra kényszeríteni. tehát az egyedül problémát az okozhatja, hogy a víz áramlása a test kihûlésekor összenyomja a vízpárnát és közvetlen érintkezést tesz számára lehetõvé.
nettó faszságot beszélsz. itt nem forrásról van szó, hanem párolgásról. a fémgolyó olyan forró, hogy a maga körül lévõ levegõt olyan hõmérsékletûre hevíti, hogy ez a légtömeg, víz közelében, akár felgyorsuló párolgást is képes eredményezni. tehát, ahogy közelíted a víz felé a gömb körül lévõ forró levegõ folyamatos párolgásra készteti a vizet a felgyorsuló párolgás pedig stabil vízgõz-réteget alkot a gömb köré. ennyi.