Quelques démonstrations scientifiques à effet Leidenfrost cool à essayer

L'effet Leidenfrost doit son nom à Johann Gottlob Leidenfrost, qui a décrit le phénomène dans Un tract sur certaines qualités de l'eau courante en 1796.

Dans l'effet Leidenfrost, un liquide à proximité d'une surface beaucoup plus chaude que l'ébullition du liquide le point produira une couche de vapeur qui isole le liquide et le sépare physiquement du surface.

Essentiellement, même si la surface est beaucoup plus chaude que la point d'ébullition du liquide, il se vaporise plus lentement que si la surface était proche du point d'ébullition. La vapeur entre le liquide et la surface empêche les deux d'entrer en contact direct.

Il n'est pas facile d'identifier la température précise à laquelle l'effet Leidenfrost entre en jeu - le point Leidenfrost. Si vous placez une goutte de liquide sur une surface plus froide que le point d'ébullition du liquide, la goutte s'aplatira et chauffera. Au point d'ébullition, la goutte peut siffler, mais elle restera à la surface et bouillira en vapeur.

À un certain point plus élevé que le point d'ébullition, le bord de la goutte de liquide se vaporise instantanément, amortissant le reste du liquide du contact. La température dépend de nombreux facteurs, notamment pression atmosphérique, le volume de la gouttelette et les propriétés de surface du liquide.

Le point de Leidenfrost pour l'eau est environ le double de son point d'ébullition, mais cette information ne peut pas être utilisée pour prédire le point de Leidenfrost pour d'autres liquides. Si vous effectuez une démonstration de l'effet Leidenfrost, votre meilleur pari sera d'utiliser une surface beaucoup plus chaud que le point d'ébullition du liquide, vous serez donc sûr qu'il est assez chaud.

Il existe plusieurs façons de démontrer l'effet Leidenfrost. Les démonstrations avec de l'eau, de l'azote liquide et du plomb fondu sont les plus courantes.

Le moyen le plus simple de démontrer l'effet Leidenfrost est de saupoudrer des gouttelettes d'eau sur une casserole ou un brûleur chaud. Dans ce cas, l'effet Leidenfrost a une application pratique. Vous pouvez l'utiliser pour vérifier si une casserole est suffisamment chaude pour être utilisée pour la cuisson sans risquer votre recette sur une casserole trop froide!

Tout ce que vous avez à faire est de chauffer une casserole ou un brûleur, trempez votre main dans l'eau et saupoudrez la casserole de gouttelettes d'eau. Si la casserole est suffisamment chaude, les gouttelettes d'eau s'éloigneront du point de contact. Si vous contrôlez la température de la casserole, vous pouvez également utiliser cette démonstration pour illustrer le point Leidenfrost.

Les gouttes d'eau s'aplatiront sur une casserole froide. Ils s'aplatiront près du point d'ébullition à 100 ° C ou 212 ° F et bouilliront. Les gouttelettes continueront de se comporter de cette manière jusqu'à ce que vous atteigniez le point Leidenfrost. A cette température et à des températures plus élevées, l'effet Leidenfrost est observable.

Le moyen le plus simple et le plus sûr de démontrer l'effet Leidenfrost avec l'azote liquide consiste à en renverser une petite quantité sur une surface, comme un sol. Toute surface à température ambiante est bien au-dessus du point Leidenfrost pour l'azote, qui a un point d'ébullition de −195,79 ° C ou −320,33 ° F. Des gouttelettes d'azote skitter sur une surface, un peu comme des gouttelettes d'eau sur une poêle chaude.

Une variante de cette démonstration consiste à jeter une tasse d'azote liquide dans l'air. Cela peut être fait sur le public, bien qu'il soit généralement considéré comme imprudent d'effectuer cette démonstration pour les enfants, car les jeunes enquêteurs peuvent souhaiter intensifier la démonstration. Une tasse d'azote liquide dans l'air est très bien, mais un volume plein ou plus grand lancé directement sur une autre personne pourrait entraîner de graves brûlures ou d'autres blessures.

Une démonstration plus risquée consiste à placer une petite quantité d'azote liquide dans la bouche et à souffler des bouffées de vapeur d'azote liquide. L'effet Leidenfrost n'est pas visible ici - c'est ce qui protège les tissus de la bouche contre les dommages. Cette démonstration peut être effectuée en toute sécurité, mais il existe un élément de risque car l'ingestion d'azote liquide peut s'avérer fatale.

L'azote n'est pas toxique, mais sa vaporisation produit une bulle de gaz géante, capable de rompre les tissus. Les dommages aux tissus causés par le froid peuvent résulter de l'ingestion d'une grande quantité d'azote liquide, mais le principal risque provient de la pression de vaporisation de l'azote.

Aucune des démonstrations d'azote liquide de l'effet Leidenfrost ne doit être effectuée par des enfants. Ce sont des démonstrations réservées aux adultes. La gorgée d'azote liquide est déconseillée, pour quiconque, en raison du risque d'accident. Cependant, vous pouvez le voir faire et cela peut être fait en toute sécurité et sans danger.

Mettre la main dans le plomb fondu est une démonstration de l'effet Leidenfrost. Voici comment le faire et ne pas vous brûler!

La configuration est assez simple. Le manifestant mouille sa main avec de l'eau et la plonge dans et immédiatement hors du plomb fondu.

Le point de fusion du plomb est de 327,46 ° C ou 621,43 ° F. C'est bien au-dessus du point Leidenfrost pour l'eau, mais pas si chaud qu'une exposition isolée très brève brûlerait les tissus. Idéalement, c'est comparable à retirer une casserole d'un four très chaud à l'aide d'un tampon chaud.

Cette démonstration ne doit pas être effectuée par des enfants. Il est important que le plomb soit juste au-dessus de son point de fusion. N'oubliez pas non plus le plomb est toxique. Ne faites pas fondre le plomb à l'aide d'ustensiles de cuisine. Lavez-vous les mains très soigneusement après avoir effectué cette démonstration. Toute peau non protégée par l'eau sera brûlé.

Personnellement, je recommanderais de plonger un seul doigt mouillé dans le plomb et non une main entière, pour minimiser les risques. Cette démonstration peut être effectuée en toute sécurité, mais comporte des risques et devrait probablement être évitée complètement. L'épisode 2009 "Mini Myth Mayhem" de l'émission de télévision MythBusters démontre très bien cet effet et serait approprié à montrer aux étudiants.