Відкрито нову властивість теплопередачі води: її передбачили ще в 18 столітті

Ад’юнкт-професор Джонатан Борейко та аспірант Моджтаба Едалатпур зробили відкриття про властивості води.

Результати нової роботи можна застосувати для охолодження пристроїв і процесів в промисловості за допомогою властивостей води.

Автори нової роботи заявили, що вони зробили відкриття у властивостях теплопередачі води, його можна застосувати й для практичних цілей. Вода може існувати в трьох фазах: лід, рідина і газ. Якщо тепло прикласти до замерзлого твердого тіла, то воно перетворитися в рідину. Якщо нагріти рідину, то вона перетвориться в пар. Цей елементарний принцип знайомий всім.

Якщо джерело тепла досить гаряче, то поведінка води різко змінюється. За словами Борейко, якщо нанести краплю води на алюмінієву пластину, нагріту до 150 °C або вище, то вона не буде кипіти. Замість цього пар, який утворюється, коли крапля наближається до поверхні, буде перебувати під краплею – це свого роду подушка, яка запобігає прямому контакту рідини з поверхнею.

Захоплений пар змушує рідину підійматися в повітря, тому вона ковзає по нагрітій поверхні, як шайба для аерохокею. Це явище відоме як ефект Лейденфроста, його назвали на честь німецького лікаря і теолога: в 1751 році він вперше описав подібну властивість.

П’ять років тому Борейко у формі дослідницького проєкту проводив подібні експерименти з льодом. Коли алюміній нагрівався вище 150 °C, лід не підіймався над парою, на відміну від рідини. Дослідник продовжував підвищувати температуру і спостерігав за поведінкою льоду. Він виявив, що поріг левітації був значно вищим: 550 °C, а не 150 °C. аж до цього порога тала вода під льодом продовжувала кипіти при безпосередньому контакті з поверхнею, а не виявляла ефект Лейденфроста.

Пізніше дослідники з’ясували, що це відбувалося через різницю температур в шарі талої води під льодом. У ньому є два стани: внизу кипіння при температурі 100 °C, а вгорі приблизно 0 °C, позаяк ця частина рідини контактує з льодом.

За цією моделлю стало зрозуміло, чому лід не левітує в такому стані. Властивості теплопередачі використовують для охолодження техніки: автомобілів і серверів. Для цього потрібна речовина або механізм, здатний відводити енергію від гарячої поверхні, швидко перерозподіляючи тепло, щоб зменшити знос металевих деталей. Нові властивості води також допоможуть швидко охолодити атомну електростанцію в разі збою живлення