Wetenschappers van de Universiteit van Syracuse hebben een ongebruikelijke technologie ontwikkeld waarmee water kan "bevriezen" terwijl het kookt, waardoor in de toekomst kan worden begrepen hoe water in de ruimte kan koken en hoe de werking van vloeistofkoelsystemen voor elektronica kan worden verbeterd.
Volgens een artikel in Scientific Reports hebben Amerikaanse wetenschappers een technologie ontwikkeld waarmee je het kookproces letterlijk kunt pauzeren, waardoor wordt voorkomen dat er bellen ontstaan in de kokende vloeistof.
“Met deze technologie kunnen we het kookproces van water op het meest fundamentele niveau analyseren. Als we het begrijpen, kunnen we oppervlakken creëren waarmee we maximale warmteoverdracht kunnen bereiken, en kunnen we begrijpen hoe we water kunnen laten koken zonder zwaartekracht, waar de afwezigheid van zwaartekracht leidt tot de opeenhoping van bellen op het verwarmde oppervlak, ” zei Shalabh Maroo van de Universiteit van de stad. Syracuse (VS).
Maru en zijn collega's leerden hoe ze met koken konden stoppen dankzij twee dingen: een speciale laser en een speciale siliconen verwarmingsplaat, waarvan de interactie met de laserstraal de vorming van bellen in het water verhinderde.
Wetenschappers zeggen dat het proces van het verschijnen van bellen met stoom in een kokende vloeistof een mysterie blijft voor natuurkundigen: ze zijn nog niet helemaal zeker of ze weten hoe de faseovergang plaatsvindt tussen de vloeibare en gasvormige toestand van water of andere stoffen, die de grootte en andere bepaalt. eigenschappen van bellen.
Stoombellen vormen zich volgens Maru op de bodem van een verwarmd vat, waar ze groeien en vervolgens naar de oppervlakte stijgen. Hun eigenschappen, merkt de wetenschapper op, hangen af van hoe de dunne waterlaag die de bodem van het vat van de bodem van de bel scheidt, is gerangschikt. De studie van deze laag was tot nu toe vrijwel onmogelijk vanwege de snelheid waarmee bellen worden gevormd en het ontbreken van de juiste instrumenten om ze te observeren.
Een groep natuurkundigen onder leiding van Maru slaagde erin het proces van dampvorming te 'bevriezen' door een plaat van drie lagen - puur siliciumoxide, goud en siliconenglas, te bestralen op de bodem van een vat met heet, maar niet kokend water, met behulp van ultrakorte laserpulsen.
Promotie video:
Bij constant "laserbombardement" verschijnt een stoombel op het oppervlak van deze plaat, die er urenlang aan "vastgelijmd" zal blijven terwijl wetenschappers de silicium "sandwich" blijven bestralen.
Het observeren van deze "bevroren" dampbel heeft natuurkundigen al geholpen om verschillende interessante en voorheen onbekende kenmerken van hoe water kookt te ontdekken. Wetenschappers hebben bijvoorbeeld ontdekt dat de structuur van de laag tussen de bel en de bodem van het vat afhankelijk is van de mate van verwarming - hoe hoger de temperatuur, hoe dunner deze laag zal zijn.
Bovendien, wanneer een bepaald punt wordt bereikt, is het verdeeld in drie verschillende gebieden - een droge plek verschijnt in het centrale deel en aan de randen zijn er twee zones van waterverdamping, waarin vloeistof in damp verandert volgens twee verschillende scenario's. Hun studie, zo hopen wetenschappers, zal helpen bij het creëren van nieuwe ultra-efficiënte koelsystemen, en zal de bemanning van het ISS en andere ruimtestations en schepen ook in staat stellen om hete thee of koffie te drinken, kokend water in de ruimte.
