Физики научились приостанавливать кипение воды с помощью лазера

Сб, 02/27/2016 - 13:26

Учёные из университета города Сиракьюз (США) создали технологию, благодаря которой можно в буквальном смысле ставить процесс кипения воды "на паузу", исключая образование пузырьков внутри кипящей жидкости.

Эта технология может помочь специалистам в проведении анализа процесса кипения воды на самом его фундаментальном уровне. Данное понимание позволит изготавливать новые поверхности, которые позволяют достигать наилучшего результата в переносе тепла, а также найти способ заставить воду кипеть в условиях невесомости, где отсутствие гравитации приводит к скоплению пузырьков на нагреваемой поверхности.
Исследователи научились останавливать процесс кипения благодаря двум вещам – специальному лазеру и кремниевой пластинке-нагревателю, взаимодействие которой с лазерным лучом предотвращало появление пузырьков в воде.

Учёные рассказывают, что процесс появления паровых пузырьков внутри кипящей жидкости пока до сих пор не был изучен физиками, поэтому они не имеют полной уверенности в том, что имеют полные сведения о происхождении фазового перехода между жидким и газообразным состоянием воды или других веществ, от которого зависят размеры и некоторые другие свойства пузырьков.

По словам исследователей, пузырьки с паром осуществляют своё формирование при нахождении на дне нагреваемого сосуда. Там они растут, а затем поднимаются к поверхности. Свойства этих пузырьков зависят от устройства тонкой водой прослойки, которая осуществляет отделение дна сосуда от нижней части пузырька. Процесс изучения данного слоя до сегодняшнего момента был невозможен по причине высокой скорости формирования пузырьков и отсутствия необходимых инструментов для наблюдения за ними.

Физики смогли осуществить "заморозку" данного процесса формирования пара с помощью облучения пластины из трёх слоёв – чистого оксида кремния, золота и силиконового стекла, расположенной на дне сосуда с горячей, но не кипящей водой, благодаря сверхкоротким лазерным импульсам.

Во время непрерывной "лазерной бомбардировки" на поверхности данной пластины возник пузырь из пара, который остался "приклеенным" к ней на протяжении нескольких часов, пока учёные продолжали облучение такого кремниевого "бутерброда".

Во время наблюдений за этим "замороженным" паровым пузырём физики смогли раскрыть некоторые ранее неизвестные особенности кипения воды. Для примера, исследователи выяснили, что структура прослойки между пузырем и дном сосуда зависит от температуры нагрева – чем она выше, тем тоньше будет этот слой.

Кроме того, во время достижения определенной отметки данный слой разделяется на три разных региона – в его центе появляется сухое пятно, а по краям – две зоны испарения воды, в которых происходит превращение жидкости в пар двумя разными способами. Их изучение, поможет в создании новых сверхэффективных систем, а также осуществлять кипячение воды в космосе.

Вам необходимо выполнить сложную инженерную задачу или осуществить техническую идею, но для её реализации не хватает людей? Компания Научно-Технический Центр «РОКАД» предлагает свою помощь в осуществлении производства и разработок оборудования. Ваши проекты будут выполнены опытными конструкторами, которые всегда в курсе последних международных разработок в областях машиностроения.

Источник