Un video impresionante revela un nuevo tipo de efecto Leidenfrost que nunca antes habíamos visto

Por encima de los 193 ° C (379 ° F), algo casi mágico le sucede al agua de una olla.

Llamado efecto Leidenfrost, cuando rocía agua sobre una superficie caliente, las gotas flotan sobre la superficie en una capa de vapor. Se quedan por un momento o dos más de lo que lo harían a una temperatura más baja (pero aún por encima de la ebullición), salpicando la sartén antes de evaporarse.

Esto sucede con todos los diferentes tipos de líquidos, siempre que las temperaturas sean mucho más cálidas que el punto de ebullición de cada líquido en particular. Pero los investigadores acaban de descubrir algo aún más interesante: que este efecto también puede ocurrir entre dos gotas de diferentes líquidos, provocando que «reboten» entre sí.

El equipo de investigadores, liderado por el primer autor, el físico Felipe Pacheco-Vázquez de la Universidad de Puebla, examinó líquidos como agua, etanol, metanol, cloroformo y formamiday analizó si dos gotas de cada combinación líquida se «fusionarían» inmediatamente en una sola gota o si «rebotarían consecutivamente» (rebotando unas con otras unas cuantas veces).

Lo hicieron usando una pequeña placa de metal con una ligera pendiente hacia adentro y calentándola a 250 grados, que estaba muy por encima de cualquier punto de ebullición de los líquidos (que oscilaba entre 50 grados de acetona y 146 grados de formamida a la altitud del laboratorio).

Luego se agregó una gota grande y clara de un líquido con una pequeña gota de color azul y observaron lo que sucedía. Algunas, cuando ambas gotas eran del mismo tipo de líquido o líquidos con puntos de ebullición similares, simplemente se fusionaron de inmediato, una vez que se deslizaron entre sí en el punto más bajo del plato.

Otros se tomaron su tiempo antes de fusionarse. Se parecían mucho a la pequeña gota que rebota en la grande. Puede verlo entre el etanol (la gota pequeña) y el agua (la gota grande) a continuación en el video:

«La coalescencia directa dura unos milisegundos y se ha observado principalmente con gotas del mismo líquido (por ejemplo, agua-agua) o líquidos con propiedades similares (por ejemplo, etanol-isopropanol)» escribe el equipo en un nuevo documento.

«Por el contrario, las gotas con grandes diferencias en las propiedades (por ejemplo, agua-etanol o agua-acetonitrilo) rebotan durante varios segundos, o incluso minutos, a medida que se evaporan a un tamaño crítico y finalmente se derriten».

Finalmente, después de que el líquido que se evapora más rápido se contrae a un tamaño particular, las dos gotas se combinan y luego «explotan» – tienes una mezcla de líquidos un poco más grande patinando en lugar de dos.

Puede ver en la siguiente tabla si uno de los dos líquidos se unió (c), rebotó (r), hizo una combinación de ambos (c / r) o, en casos especiales, permaneció como fases separadas porque no se pueden mezclar (S) .

Resultado de la colisión de dos gotas de Leidenfrost. (Pacheco-Vázquez et al., PRL, 2021)

El equipo sugiere que este rebote es en realidad un ‘efecto triple Leidenfrost’, en el que las gotas no solo terminan con una capa de vapor aislante de la superficie de la placa caliente, sino también entre las dos gotas.

“La dinámica de rebote se produce porque las gotas no solo están en el estado de Leidenfrost con el sustrato, sino que también experimentan el efecto de Leidenfrost entre ellas en el momento de la colisión”, escribe el equipo

«Esto sucede debido a sus diferentes temperaturas de ebullición y, por lo tanto, la gota más caliente funciona como una superficie caliente para la gota con el punto de ebullición más bajo, produciendo tres zonas de contacto del estado de Leidenfrost al mismo tiempo. Llamamos a este escenario el efecto triple de Leidenfrost «.

La investigación fue publicada en Cartas de revisión física.