No se t'evaporen les gotes d'aigua quan cauen a una paella calenta? No t'amoïnis és l'efecte Leidenfrost.

Clic a la imatge per engrandir. L'efecte Leidenfrost. Crèdit: Revista Española de Física.

L'efecte Leidenfrost és un fenomen físic que passa quan un líquid entra en contacte amb una superfície molt més calenta que el punt d'ebullició. El líquid es vaporitza ràpidament i forma una capa de vapor que l'aïlla de la calor, evitant que s'evapori del tot. El líquid pot surar i lliscar sobre la superfície gràcies a aquesta capa de vapor.

Aquest efecte es pot observar fàcilment a la cuina, quan es tiren gotes d'aigua sobre una paella calenta. En lloc de bullir i desaparèixer, les gotes es mouen com si tinguessin vida pròpia. També es pot veure quan s'aboca nitrogen líquid sobre el terra o quan es toca una planxa calenta amb el dit mullat.

L'efecte Leidenfrost té moltes aplicacions pràctiques i interessants. Per exemple, es pot fer servir per crear motors tèrmics que funcionen amb el moviment de les gotes, per generar electricitat a partir del vapor, per refredar superfícies calentes o per protegir materials d'altes temperatures.

Si vols saber més sobre aquest efecte i com es produeix, t'invito a continuar llegint aquest article aquí, on t'explico amb més detall els principis físics i químics que el regeixen. També us recomano que veieu aquest vídeo aquí, on podeu veure alguns experiments sorprenents i divertits amb l'efecte Leidenfrost.

Què és l'efecte Leidenfrost i com es produeix?

L'efecte Leidenfrost és un fenomen físic en què un líquid, en entrar en contacte amb una superfície molt més calenta que el seu punt d'ebullició, forma una capa de vapor que l'aïlla i evita que s'evapori ràpidament. Per exemple, quan col·loqueu una gota d'aigua sobre una paella molt calenta, la gota no s'evapora a l'instant, sinó que es mou sobre la superfície durant un temps, fins que finalment desapareix. Això és perquè la part inferior de la gota es vaporitza en tocar la paella, creant una capa de gas que eleva i protegeix la resta de la gota, impedint que es transfereixi calor entre l'aigua líquida i la paella.

Qui va descobrir l'efecte Leidenfrost i per què es diu així?

L'efecte Leidenfrost va ser descrit per primera vegada pel físic alemany Johann Gottlob Leidenfrost el 1756, encara que ja havia estat observat per Hermann Boerhaave el 1732. El nom ve del cognom de Leidenfrost, que significa “gebre de Leiden” en alemany. Pierre Hippolyte Boutigny (1798-1884) va realitzar estudis de l'efecte Leidenfrost i va pensar que les gotes que quedaven suspeses sobre la superfície de la placa calenta constituïen un nou estat de la matèria, que va anomenar estat esferoïdal.

Quines aplicacions té l'efecte Leidenfrost en la ciència i la tecnologia?

L'efecte Leidenfrost té moltes implicacions a l'enginyeria tèrmica, ja que afecta el flux de calor entre les superfícies i els líquids. També té aplicacions a la ciència de materials, la química, la biologia i la medicina.

Alguns exemples d'ús de l'efecte Leidenfrost són:

•      El nitrogen líquid pot lliscar pel terra gràcies a l'efecte Leidenfrost.
•      Els motors de vapor poden funcionar més eficientment si evita l'efecte Leidenfrost, ja que s'aprofita millor la calor de les superfícies metàl·liques.
•      Els gekkos poden caminar sobre l'aigua perquè les potes generen una capa de vapor similar a l'efecte Leidenfrost.
•      Els bombers poden entrar en contacte amb flames sense cremar-se si porten un vestit especial que crea una barrera de vapor al voltant del cos.

Clic a la imatge per engrandir. Un gekko de sorra del Namib (Pachydactylus-rangei). Crèdit: Stefan Kuemmel.

Quina temperatura cal perquè es produeixi l'efecte Leidenfrost?

La temperatura a la què es produeix l'efecte Leidenfrost no és fàcil de predir. Depèn de les propietats del líquid, de la superfície i de les possibles impureses. Tot i això, es pot estimar mitjançant una fórmula matemàtica que relaciona el flux de calor mínim amb l'entalpia de vaporització, l'acceleració gravitacional i les densitats del líquid i del vapor. Pel cas de l'aigua sobre una placa horitzontal gran, el punt de Leidenfrost se situa al voltant dels 200 °C.

Quins altres líquids poden mostrar l'efecte Leidenfrost a més de l'aigua?

L'efecte Leidenfrost no és exclusiu de l'aigua, sinó que pot passar amb qualsevol líquid volàtil que tingui un punt d'ebullició menor que la temperatura de la superfície. Alguns exemples són l'alcohol, el mercuri, l'heli líquid o fins i tot l'oxigen líquid. Tot i això, cada líquid tindrà un punt de Leidenfrost diferent segons les seves propietats termodinàmiques.

 

Ho he vist aquí.