Выжить в расплавленном свинце

Наиболее зрелищные демонстрации этого эффекта довольно опасны: например, погружение мокрых пальцев в расплавленный свинец, или выплёвывание жидкого азота/пускание колечек испаряющегося азота.Последнее, более того, может привести к смерти . Речь идет об эффект Лейденфроста - когда между горячей поверхностью и каплей возникает прослойка пара, отчего, жидкость не может ее смочить.

Явление названо в честь Иоганна Готлоба Лейденфроста, который затронул данную проблему в «Трактате о некоторых свойствах обыкновенной воды» в 1756 году.

Как говорилось выше, в случае с водой эффект можно наблюдать, капая на сковороду по мере её нагревания. Вначале, когда температура поверхности ниже 100 °C, вода просто растекается по ней и постепенно испаряется. По достижении 100 градусов капли будут испаряться с шипением и куда быстрее. Далее, после того как температура проходит точку Лейденфроста, начинает проявляться означенный эффект: при контакте со сковородой капли собираются в маленькие шарики и перемещаются по ней — вода находится в сковороде значительно дольше, чем при более низких температурах. Явление наблюдается до тех пор, пока температура не станет настолько большой, что капли начнут испаряться слишком быстро для его проявлений.

Основная причина — при температурах выше точки Лейденфроста нижняя часть капли мгновенно испаряется при контакте с горячей поверхностью. Получающийся газ поддерживает оставшуюся часть капли над ней, предотвращая дальнейшее прямое соприкосновение между жидкой водой и горячим телом. Так как теплопроводность пара значительно ниже, теплообмен между каплей и сковородой замедляется, это позволяет капле «ездить» по сковороде на слое газа под ней (см. ролик ниже).

Демонстрация эффекта Лейденфроста

Температуру, при которой начинает работать эффект, непросто предсказать заранее. Даже если объём жидкости остаётся постоянным, точка Лейденфроста может меняться в сложной зависимости от свойств поверхности, а также примесей в жидкости. Некоторые исследования всё же проводились на теоретической модели системы, что, однако, оказалось весьма затруднительным. Одна из довольно грубых оценок даёт значение точки Лейденфроста для воды на сковороде в 193 °C.

Явление было также описано выдающимся конструктором паровых котлов Викторианской эпохи Уильямом Фэйрбэрном, который видел в нём причину сильного уменьшения теплообмена между горячим железом и водой в паровом котле. В двух лекциях по конструкции котлов он цитировал работу, в которой капля, почти мгновенно испарявшаяся при температуре 168 °C, сохранялась в течение 152 секунд при 202 °C. Получалось, что при более низких температурах в топке вода может испаряться даже быстрее. Вариант с повышением температуры за точку Лейденфроста также рассматривался Фэйрбэрном, что должно было бы привести его к созданию котлов, наподобие используемых в паромобилях, однако, возможности техники того времени вряд ли это позволяли.

За точку Лейденфроста также можно принять температуру, при которой «левитация» капли длится наибольшее время.

Теперь об эксперименте по погружению мокрых пальцев в расплавленные свинец (см. фото ниже).

Мокрые пальцы погружают в свинец с температурой свыше 500 градусов Цельсия. Ожогов потом нет.

Хитрость здесь не только в эффекте Ляйденфроста, когда прослойка пара не позволяет свинцу смочить руку. Здесь также играет роль, возможно большую, тот факт, что чтобы нагреть слой воды окружающий пальцы до 100 градусов. а затем испарить ее, потребуется чтобы температура примерно 100 граммов свинца опустилась на 200 градусов. Если пересчитать на свинец, окружающий пальцы, то это примерно слой вокруг пальцев толщиной 1 мм. Если по-быстрому вставить пальцы и вынуть их, с ними ничего не случится. Свинец должен быть много выше своей температуры плавления (градусов на 200), иначе он может просто застыть на пальцах. Как пишут во многих телепрограммах и рекламах, этот опыт не для самостоятельного повторения!!!