28
Капля на горячей поверхности
Глядя на мир, нельзя не удивиться.
К. Прутков
Расположив утог горизонтального, капните на него немного воды. Если температура утого около 100 °C (немного больше 100 °C), то ничего особенного не произойдет. Капелька растется по поверхности утого и быстро, за несколько секунд, испарится. Если же температура утого значительно больше 100 °C (350—500 °C), картина является будет другой. Капелька, упав на утог, откочет от него, как мячик от пола (невысокого, на высоту 1—5 мм), и затем будет двигаться, не касаясь нагретий поверхности. Стабильность такого состояния зависит, прежде всего, от температуры поверхности — чем сильнее нагрет утог, тем способнее ведет себя капля. Кроме того, время прерывания капли на утоге до полного испарения увеличивается в 100—200 раз. Причем скорость испарения капли зависит от ее размера: больше капли быстрее уменьшается в размерах до 3—5 мм, а маленькие «живут» довольно долго без заметных изменений. В одном из наших опытов капля диаметром 3 мм продолжалась до полного испарения около 5 минут (300 секунд).
В чем причина столь странного поверхности капли? Вернемся к началу опыта — капля воды падает на раскаленную поверхность. В начальной моменте ее температура около 20 °C. Затем буквально за доли секунды нижнее слои нагревается до 100 °C, и начинается столь интенсивное испарение, что сила давления образуются паров воды становится больше силы тяжестеки капли. Капля подпрыгает, затем снова падает на утог. За несколько подскоков все вода в капле успевает прогреть до температуры кипения. Далее при достижении температуре нагретий поверхности капля быстро успокаивает и начинает двигаться на некоторый высоте над этой поверхности. Очевидно, в этом случае сила давления паров воды уравновешивает силу тяжестеки капли. В установившемся режиме капля довольно стабильна и «живет» весма значительное время.
Обратите внимание на форму капли. При малых размерах форма капли.
Рис. 1. Одна из фаз колбанной капли (мoment наиболее растяжения). Темное пятное в центре — образующийся внутрен капли пузырек водяного пара.
Рис. 2. Один из наиболее интересных колбанной: «треугольная» капля, в которой «впадины» и «выступы» постоянно меняются местами.