Hurá na palačinky - Leidenfrostův jev

12. březen 2009 | 06.00 |

Zkušené kuchařky určují teplotu pánve na přípravu lívanců pomocí kapičky vody. Na horké, ale ještě ne dost rozehřáté pánvi se kapka vody velmi rychle vypaří. Když se však pánev rozehřeje více, vydrží na ní kapička do úplného odpaření mnohem déle. Toto jen zdánlivě paradoxní chování, známé pod názvem Leidenfrostův efekt, není moc těžké vysvětlit.

Na rozpálené pánvi se pod kapičkou vytvoří tenounká asi 0,1 - 0,2 mm silná vrstva páry, která kapku nadnáší jako na vzduchovém polštáři a nedovolí jí dotyk s kovem pánve. Vzhledem k tomu, že vodní pára je podstatně horší vodič tepla než kapalná voda, ohřívá se samotná kapička pomaleji než při přímém styku s pánví, vrstvička páry totiž funguje jako izolace, bránící intenzivnějšímu přenosu tepla z povrchu plotýnky do vody. K pokusu použijeme například injekční stříkačku s destilovanou vodu, která na plotýnce nevytváří usazeniny rušící pohyb dalších kapek. Stejný pokus můžeme vyzkoušet s kapkami lihu, přičemž pokud kápneme na vařič kapičku vody a lihu zároveň, nesmísí se, ale odrážejí se od sebe jako při kulečníku. Líh má nižší teplotu varu než voda. Pokud se tedy přiblíží ke kapce vody, která má teplotu blízkou varu vody, začne se odpařovat líh mezi kapkami a vzniklé páry od sebe kapky odtlačí. Povrchová vrstva kapky způsobuje, že se kapka chová jako pružný míček. Při nárazech se dokonce může rozkmitat v zajímavých módech.

Johann Gottlob Leidenfrost (1715 – 1794) prováděl své pokusy se železnou lžičkou rozpálenou v krbu do červeného žáru. Dobu, po kterou kapka vody na lžičce vydržela, než se odpařila, měřil pomocí počtu kyvů kyvadélka. Na internetu je řada návodů i k velmi nebezpečným pokusům, což přímo opakovat nedoporučuji. Experimenty totiž vyžadují jemné "naladění" různých parametrů, jako jsou teplota, vlhkost apod. a jejich testování bychom mohli zaplatit těžkými popáleninami.

Profesor Jearl Walker z univerzity v Clevelandu některé pokusy z Leidenfrostovým jevem popisuje a zmiňuje se také o úrazech, k nimž může při jejich provádění dojít.

Zopakoval také pokus s "dobou života" vodní kapky v závislosti na teplotě podložky. Zjistil, že nejdéle vydrží vodní kapka při teplotě tzv. Leidenfrostova bodu (asi 220 °C), přičemž doba prudce vzroste nad 200 °C a při vyšších teplotách zvolna klesá. Relativně vysoká teplota Leidenfrostova jevu je zřejmě nezbytná k tomu, aby při dopadu kapky na podložku došlo k prudkému odparu kapaliny a vytvoření dostatečné vrstvy par, které kapku nadnášejí a tepelně ji izolují od horké podložky. Při ještě vyšších teplotách přítok tepla zářením vycházejícím z podložky způsobuje zrychlení odparu kapky. Leidenfrostův jev se významně uplatní při průběhu varu vody, jak jej můžeme na příklad pozorovat ve varné konvici. Zpočátku se z ohřívané vody uvolňují bublinky vzduchu absorbovaného ve vodě, poté ode dna stoupají bublinky vodních par, které vznikají na nukleačních jádrech, jimiž jsou nerovnosti povrchu ohřívaného dna. Bublinový var posléze prostoupí celým objemem kapaliny, voda vře. Při vyšších teplotách se uplatní Leidenfrostův jev a vytvoří se při ohřívané ploše izolující vrstva par a rychlost odparu klesne. To může velmi nepříznivě působit ve výměnících tepla, kdy se podstatně sníží schopnost chladicí vody odnímat teplo ohřátému tělesu.

Jearl Walker popisuje také své pokusy s horkým olovem. Ověřil, že je možné ponořit vlhkou ruku do roztaveného olova ohřátého na teplotu alespoň 400 °C, tedy vysoko nad teplotu tání 328 °C. Postačí však, aby prsty byly příliš suché a nemohla se tudíž vytvořit ochranná vrstva vodních par nebo aby olovo nebylo dostatečné horké a následují ošklivé popáleniny. Přítomností Leidenfrostova jevu se dá také vysvětlit zázračná schopnost některých zasvěcených jedinců projít bez popálenin bosýma nohama po žhnoucích uhlících. Autor článku tento pokus několikrát vyzkoušel a skončil nakonec s nepříjemnými popáleninami. Domnívá se, že k popálení došlo proto, že se už přestal bát a na jeho chodidlech se již nevytvořila dostatečná ochranná vrstvička potu ze strachu z popálení. Autor zkusil také nabrat trochu kapalného dusíku do úst a vydechnout oblak par, jak je to na některých internetových stránkách popsáno. Na rozdíl od drobných popálenin se popraskaná zubní sklovina nevyléčí ani po dlouhé době.

Zpět na hlavní stranu blogu

Hodnocení

1 · 2 · 3 · 4 · 5
známka: 2 (2x)
známkování jako ve škole: 1 = nejlepší, 5 = nejhorší

Komentáře