Naukowcy z University of Syracuse stworzyli niezwykłą technologię, która pozwala wodzie „zamarzać” podczas wrzenia, co pozwoli w przyszłości zrozumieć, jak gotować wodę w kosmosie i jak usprawnić działanie układów chłodzenia cieczą dla elektroniki.
Według artykułu opublikowanego w Scientific Reports, amerykańscy naukowcy opracowali technologię, która dosłownie pozwala wstrzymać proces gotowania, zapobiegając tworzeniu się pęcherzyków wewnątrz wrzącej cieczy.
„Ta technologia umożliwi nam analizę procesu wrzenia wody na najbardziej podstawowym poziomie. Zrozumienie tego pozwoli nam stworzyć powierzchnie, które pozwolą nam zmaksymalizować przenoszenie ciepła, a także zrozumieć, w jaki sposób możemy gotować wodę w stanie nieważkości, gdzie brak grawitacji prowadzi do gromadzenia się pęcherzyków na rozgrzanej powierzchni”- powiedział Shalabh Maroo z Uniwersytetu w mieście. Syracuse (USA).
Maru i jego koledzy nauczyli się, jak zatrzymać gotowanie dzięki dwóm rzeczom - specjalnemu laserowi i specjalnej silikonowej płycie grzejnej, której interakcja z wiązką lasera zapobiegała tworzeniu się bąbelków w wodzie.
Jak mówią naukowcy, proces pojawiania się bąbelków z parą we wrzącej cieczy pozostaje tajemnicą dla fizyków: nie są oni jeszcze do końca pewni, czy wiedzą, w jaki sposób zachodzi przejście fazowe między stanem ciekłym i gazowym wody lub innych substancji, od których zależą rozmiary i inne właściwości bąbelków.
Według Maru pęcherzyki pary tworzą się na dnie ogrzanego naczynia, gdzie rosną, a następnie wypływają na powierzchnię. Naukowiec zauważa, że ich właściwości zależą od tego, jak układa się cienka warstwa wody oddzielająca dno naczynia od dna bańki. Badanie tej warstwy było do tej pory praktycznie niemożliwe ze względu na szybkość tworzenia się pęcherzyków i brak odpowiednich instrumentów do ich obserwacji.
Grupie fizyków pod kierownictwem Maru udało się „zamrozić” proces powstawania pary, napromieniowując płytkę trzech warstw - czystego tlenku krzemu, złota i szkła silikonowego, umieszczoną na dnie naczynia z gorącą, ale nie wrzącą wodą, za pomocą ultrakrótkich impulsów laserowych.
Film promocyjny:
Przy ciągłym „bombardowaniu laserowym” na powierzchni tej płyty pojawia się bańka pary, która pozostanie „przyklejona” do niej przez wiele godzin, podczas gdy naukowcy nadal napromieniowują krzemową „kanapkę”.
Obserwacja tego „zamarzniętego” pęcherza pary pomogła już fizykom odkryć kilka interesujących i wcześniej nieznanych cech tego, jak wrze woda. Na przykład naukowcy odkryli, że struktura warstwy między bańką a dnem naczynia zależy od stopnia nagrzania - im wyższa temperatura, tym cieńsza będzie ta warstwa.
Co więcej, po osiągnięciu określonego znaku dzieli się go na trzy różne obszary - w jego środkowej części pojawia się sucha plama, a na krawędziach dwie strefy parowania wody, w których ciecz zamienia się w parę według dwóch różnych scenariuszy. Naukowcy mają nadzieję, że ich badanie pomoże w stworzeniu nowych, ultrawydajnych systemów chłodzenia, a także pozwoli załodze ISS oraz innych stacji kosmicznych i statków na picie gorącej herbaty lub kawy i gotowanie wody w kosmosie.
