Le MIT explique comment les substances liquides se déplacent sur les surfaces chaudes

Connaissez-vous « l’effet Leidenfrost » ? C’est le nom attribué à la capacité des substances liquides à se déplacer sur des surfaces chaudes sans s’évaporer. Cela a été observé d’innombrables fois, mais un article récent publié par des scientifiques du Massachusetts Institute of Technology (MIT) cherche à expliquer cet effet de manière pratique.

L’effet Leidenfrost est plus simple à comprendre lorsque nous utilisons comme exemple un épisode de la série « Mythbusters » (« Mythhunters » au Brésil). En 2009, l’animateur Adam Savage s’est mouillé les mains dans l’eau et les a plongées — quoique brièvement — dans du plomb fondu, sans qu’aucun dommage ne lui survienne. Regardez la vidéo ci-dessous :

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Expliquant : lorsque des gouttes d’une substance liquide tombent sur une surface beaucoup plus chaude que son point d’ébullition, plutôt que de s’évaporer rapidement, ce liquide « marche ».

Cela est dû au fait qu’un petit nuage de vapeur se forme entre le point de contact du liquide avec la surface chaude, agissant comme un « matelas ». Ce qui est intéressant, c’est que cet effet présente également un déséquilibre thermique qui agit comme un mécanisme de propulsion. En d’autres termes, non seulement le liquide restera liquide, mais il « roulera » sur le site, peu différent d’une roue (y compris, la « roue Leidenfrost » est un nom attribué à cette pièce).

De retour au MIT, l’équipe derrière le nouveau journal — l’ingénieur en mécanique Kripa Varanasi et son étudiant de premier cycle Victor Julio Leon — a cherché à établir une utilisation plus pratique de cet effet, menant une expérience consistant à verser de très petites gouttes d’eau (entre 10 et 100 microns) épais) protégé par une fine couche huileuse sur une surface assez chaude.

On

s’attendait à ce que l’ensemble se déplace très lentement, car la viscosité de l’huile est environ 100 fois supérieure à celle de l’eau (ce qui augmente le frottement avec la surface). Le résultat, cependant, était le contraire : il se déplaçait beaucoup plus vite que s’il n’était que protégé par la vapeur d’eau.

« Nous avons été surpris à différents niveaux par rapport à ce qui s’est passé, car l’effet était complètement inattendu », a déclaré Varanasi. « C’est une réponse relativement complexe à quelque chose qui semble très simple, mais l’ensemble a créé cette propulsion accélérée »

Lors de l’analyse des résultats eux-mêmes, les experts ont conclu qu’une fine « couverture » se formait autour des gouttes. Lorsque les gouttes se réchauffaient, des bulles de vapeur se sont formées entre l’eau et l’huile, formant un sentier qui a servi à pousser le plateau dans une certaine direction. Les bulles se sont également formées plus rapidement que le transfert de chaleur entre la surface et les substances, ce qui leur permet de rester en bonne santé plus longtemps.

Basé sur Le implique le revêtement de pièces en couches huileuses, et on peut en dire autant des processus de fonte de la glace dans des systèmes complexes ou du nettoyage et de l’élimination des dépôts poreux (tels que les machines situées dans les zones côtières, qui accumulent du sel). Tout cela peut bénéficier de ce type de processus.

Les informations de l’étude ont été publiées dans le journal Physical Review Letters.