Почему капля живёт дольше на более горячей плите?

Выше точки Лейденфроста снизу капли быстро образуется паровая подушка. Пар проводит тепло хуже, чем прямой контакт, поэтому энергия на полное испарение подводится медленнее.

Где это важно на практике?

При закалке металлов плёночное кипение мешает быстрому охлаждению. Капля скользит с малым трением; пролив криогена на тёплую поверхность опасен задержанным вскипанием.

Любая ли жидкость так себя ведёт?

Да, если перегрев поверхности относительно её точки кипения достаточен. У воды на гладком металле порог около 200 °C; у жидкого азота эффект бывает уже при комнатной температуре плиты.

Эффект Лейденфроста

Температура плиты около порога ~200 °C: кривые паровой прослойки и времени жизни — учебная модель, не измеренные данные кипения.

О модели

Эффект Лейденфроста: капля на поверхности гораздо горячее точки кипения не кипит бурно, а лежит на тонкой паровой прослойке и живёт дольше. Ниже порога — контактное кипение, тепловой поток велик, капля быстро испаряется. Выше точки Лейденфроста (для воды на чистом металле около 200 °C) пар изолирует жидкость, поток падает, время жизни растёт — плёночное кипение. Кривые зазора и времени жизни здесь учебные (степенные зависимости от перегрева), не измеренная кривая кипения. Форма капли, свойства жидкости и текстура плиты не учитываются.

Для кого: Школа и начало вуза: кипение, фазовый переход, теплопередача.

Ключевые понятия

эффект Лейденфроста
плёночное кипение
точка Лейденфроста
паровая прослойка
тепловой поток
время жизни капли

Как это работает

На горячей плите капля воды либо кипит в контакте, либо, выше точки Лейденфроста (~200 °C для воды на чистом металле), опирается на паровую прослойку. Пар плохо проводит тепло — время жизни растёт. На экране учебные кривые зазора и времени жизни от температуры плиты, не лабораторная кривая кипения.

Часто задаваемые вопросы

Почему капля живёт дольше на более горячей плите?: Выше точки Лейденфроста снизу капли быстро образуется паровая подушка. Пар проводит тепло хуже, чем прямой контакт, поэтому энергия на полное испарение подводится медленнее.
Где это важно на практике?: При закалке металлов плёночное кипение мешает быстрому охлаждению. Капля скользит с малым трением; пролив криогена на тёплую поверхность опасен задержанным вскипанием.
Любая ли жидкость так себя ведёт?: Да, если перегрев поверхности относительно её точки кипения достаточен. У воды на гладком металле порог около 200 °C; у жидкого азота эффект бывает уже при комнатной температуре плиты.

Продолжите с близкими темами в этой категории — или все 46 в «Термодинамика».

Вся категория →

Школьные

Фазовая диаграмма

Запустить симулятор

Схематическая диаграмма p–T: твёрдое тело, жидкость, газ и сверхкритический флюид; тройная и критическая точки.

НовоеШкольные

Теплоотдача ребра

Запустить симулятор

Прямое прямоугольное ребро с конвекцией: профиль температуры, параметр mL, КПД ребра η_f, коэффициент эффективности ребра ε_f и тепловой поток от геометрии.

НовоеШкольные