leidenfrost 효과는 증기 층이 표면으로부터 액체를 절제하여 급속한 끓는 것을 방지하는 현상이다. 절연 증기는 액체 액 적을 매우 뜨거운 표면 위로 맴돌 만듭니다. 유사하게, 증기 층은 매우 차가운 액체와 뜨거운 고체 사이를 절제합니다. 이 효과는 독일의 의사 Johann Gottlob Leidenfrost의 이름을 얻었습니다.
leidenfrost 효과가 어떻게 작동하는지
leidenfrost 효과는 뜨거운 표면의 온도가 액체의 끓는점보다 훨씬 높을 때 작동합니다. 뜨거운 팬에서 물에 일어나는 일을 시각화하면 프로세스를 쉽게 이해할 수 있습니다.
- 깜박 거리는 물이 시원한 팬에 떨어지는 팬을 코팅하여 액체 방울로 천천히 증발하는 팬을 코팅합니다.
- 물의 끓는 지점 바로 아래 (100 ° C 또는 212 ° F) 바로 아래에 물 방울을 뿌리면, 액 적은 평평하고 빠르게 증발합니다.
- 물방울은 물의 끓는점에서 가열 된 팬에서 닿을 때 증기로 끓입니다.
- 팬을 가열하면 팬이 특정 온도에 도달 할 때까지 leidenfrost 지점이라고 불릴 때까지 팬이 끓어 오르고 끓습니다. leidenfrost Point 에서 그리고 더 높은 온도, 물방울은 함께 모여 통증의 표면 위로 튀어 나옵니다. 그들이 증발하는 동안, 방울은 냉각기 (그러나 여전히 뜨거운) 온도에서보다 훨씬 오래 지속됩니다.
- 훨씬 더 높은 온도에서 leidenfrost 효과가 발생하지 않도록 기화를 빨리 삭제합니다.
leidenfrost 지점
leidenfrost 지점은 여러 요인에 따라 다르므로 쉽게 예측할 수 없습니다. 이러한 요인 중 일부는 다른 재료의 증기 압력, 불순물의 존재 및 표면의 부드러움 또는 거칠기입니다. 라이덴 포스트 효과는 물방울 및 평평한 프라이팬과 같은 매우 부드러운 표면에서 가장 잘 작동합니다.
leidenfrost 지점에서, 액적의 외부 표면이 기화됩니다. 증기 (가스)는 두 재료 사이에 얇은 절연 층을 형성합니다. 물방울과 프라이팬의 경우, 증기는 표면 위의 낙하를 일시 중지하고 금속 팬과 물 사이의 열 전달을 최소화합니다. 별도의 액 적이 뭉쳐 지지만 leidenfrost 효과는이 과정에도 영향을 미칩니다. 별도의 액 적 주위의 증기 층은 작은 쿠션과 같습니다. 방울은 종종 함께 합쳐지기 전에 서로 튀어 나옵니다.
leidenfrost 효과 예
leidenfrost 영향의 여러 예가 있습니다. 뜨거운 프라이팬에 물을 튕기는 것은 좋은 데모이지만 다른 예는 특히 안전하지 않습니다.
뜨거운 프라이팬에물
뜨겁고 마른 프라이팬에 물방울을 추가하는 것은 팬의 온도를 추정하는 좋은 방법입니다. leidenfrost 지점 아래에서 물이 지글 거립니다. 팬이 매우 뜨거울 때, 액 적은 주위에 삐걱 거립니다. 그러나 팬이 매우 뜨거워지면서 코팅이 독성 가스로 공기로 들어가기 때문에 Teflon 팬 에서이 방법을 사용하지 마십시오. 주철 프라이팬을 고수하십시오.
액체 질소 및지면
소량의 액체 질소를 바닥에 흘리는 것은 뜨거운 프라이팬의 물처럼 작동합니다. 질소의 끓는점은 -195.79 ° C 또는 -320.33 ° F이므로 실내 온도 바닥은 leidenfrost 지점보다 훨씬 높습니다.
액체 질소 및 피부
leidenfrost는 액체 질소 액 적과 인간 피부로 발생합니다. 피부의 온도는 액체 질소의 leidenfrost 지점을 지나서 잘 지내고 있습니다. 따라서 피부에 액체 질소가 몇 방울 떨어지면 동상을 유발하지 않고 튀어 나옵니다. 한 시연에서, 숙련 된 교육자는 청중보다 훨씬 높은 액체 질소를 공중에 던져서 액 적으로 분산시킵니다. 그러나 질소가 분리되지 않거나 부피가 너무 높으면 피부 접촉은 잠재적으로 심각한 동상을 유발합니다. 더 위험한 데모는 소량의 액체 질소를 마시고 액체 질소 증기의 퍼프를 불어 넣는 것이 포함됩니다. 실수로 질소를 섭취 할 위험이 있으며, 이는 치명적일 수 있습니다. 질소의 기화는 조직을 파열시킬 수있는 질소 기포를 생성합니다.
피부 및 용융 납
녹은 리드를 터치하면 화상을 입을 수 있습니다. 그러나 leidenfrost 효과는 금속을 만지기 전에 손을 적신 경우 보호 기능을 제공합니다. 한 시연에서, 사람은 손을 물로 젖히고 화상을 입지 않고 녹은 납으로 빠르게 빙글 빙글 둡니다. 이 효과는 다른 용융 금속에 대한 보호 기능도 제공하지만 리드는 327.46 ° C 또는 621.43 ° F의 비교적 낮은 융점을 갖기 때문에 최상의 옵션입니다. 이것은 물의 leidenfrost 지점보다 훨씬 높지만 너무 뜨겁지는 않기 때문에 짧은 노출로 인해 화상이 발생합니다. 오븐 미트를 사용하여 오븐에서 매우 뜨거운 팬을 제거하는 것과 비슷합니다.
leidenfrost 효과 및 용암
용암을 터치하거나 화산에 빠지면 발생할 수있는 일에 대한 논의는 종종 leidenfrost 효과를 나타냅니다. 부분적으로, 이것은 용암으로 잘못 식별 된 녹은 금속을 통해 손을 지나는 사람이 비디오에서 비롯됩니다. lava do 흐름, 그러나 액체 금속과 달리 점성이 높습니다.
Leydenfrost 효과를 통해 용암을 가로 지르는 물 스키터. 그러나 증기 층은 피부를 보호하지 않습니다. 용암에 손을 뻗는 것은 슈퍼 핫 스토브를 만지는 것과 매우 흡사합니다. 손을 적시는 것은 당신을 약간 보호 할 수 있지만 아마도 충분하지 않을 것입니다. 용암의 온도는 약 1100 ° C 또는 2100 ° F이기 때문입니다. 그것은 Molten Lead보다 훨씬 더 뜨겁습니다!
녹은 바위는 너무 조밀하여 화산에 빠지면 기본적으로 단단한 표면을 치는 것과 동일합니다. 그러나 뜨거운 공기가 상승하므로 용암 위의 공기 기둥은 충격 전에 화상을 입습니다. 또한 가스는 독성이 있습니다.
참조
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