Немного магии: физики США заставили лёд левитировать над разогретым металлом

Этот эффект поможет охлаждать технику — от компьютеров до атомных электростанций.



Если капля воды попадёт на поверхность, значительно более горячую, чем точка кипения этой жидкости, то она будет левитировать над ней. Этот эффект назвали именем немецкого врача и теолога Иоганна Готлоба Лейденфроста, который в 1756 году первым его описал.
В новом исследовании доцент кафедры машиностроения Технологического института Вирджинии Джонатан Борейко и его аспирант Моджтаба Эдалатпур добились левитации кусочка льда. Фактически они экспериментально доказали теорию, впервые озвученную в XVIII веке.



Учёные пояснили: если довести алюминиевую пластину до 150°C, то под ней образуется подушка из пара. Она отделяет воду от металла — и капля будет левитировать или скользить по поверхности, как шайба для аэрохоккея.
Если в тех же условиях на алюминиевую пластину положить кусок льда, он постепенно расплавится и превратится в воду. Талая вода закипит, но пара под ней не образуется.
Но когда учёные нагрели пластину до 550°C, эффект Лейденфроста проявился и для льда. За счёт пара льдинка поднялась над поверхностью, хоть и продолжила таять.
Такое поведение объясняется разницей температур в слое талой воды. Внизу она кипит при 100°C, вверху — тает при 0°C. Если же нагрев очень высокий, между нагретой пластиной и льдом успевает образоваться паровая подушка.
Результаты исследования позволят создать новые системы охлаждения для автомобилей, серверов и даже атомных электростанций. Эффект поможет найти вещества или механизмы, которые смогут быстро отводить или перераспределять тепло, снижая износ техники и предупреждая опасные ситуации.