Efeito Leidenfrost inverso: Gota quente flutua sobre panela fria

Materiais Avan?ados

Redação do Site Inovação Tecnológica - 11/03/2025

Efeito Leidenfrost inverso

O efeito Leidenfrost, que faz as gotas de ?gua dan?arem quando pingam sobre uma panela quente, ? famoso e bem explorado, com ideias que v?o de fazer a ?gua ferver com mais efici?ncia nas panelas e resfriar casas sem gastar energia at? armaduras t?rmicas e o uso de gelo para transferir calor.

Contudo, mesmo tendo sido observado em 1751 por Johann Gottlob Leidenfrost, esse curioso efeito ainda guardava surpresas, que acabam de ser desvendadas por Yufang Liu e colegas da Universidade Cidade de Hong Kong.

Liu descobriu que d? para imitar o mesmo efeito sem precisar de uma superf?cie quente: Basta aquecer a pr?pria gota, e ela deslizar? e saltar? sobre uma superf?cie fria.

No efeito Leidenfrost original, a superf?cie quente faz a superf?cie da ?gua vaporizar, criando um colch?o de vapor que faz com que ela n?o apenas n?o grude na superf?cie, mas possa at? saltar. Neste rec?m-descoberto "efeito Leidenfrost inverso", a convec??o na pr?pria gota ? suficiente para gerar o mesmo efeito.

Leidenfrost a frio

Para entender melhor como o calor afeta o comportamento das got?culas, os pesquisadores usaram hexadecano, um l?quido oleoso com propriedades semelhantes ?s dos combust?veis. Eles deixaram cair got?culas da subst?ncia em temperatura ambiente, aquecidas (120 ?C) e em chamas em v?rias superf?cies, algumas das quais eram lisas, algumas eram ranhuradas e outras eram repelentes de l?quidos.

As got?culas em temperatura ambiente grudaram em todas as superf?cies ap?s o contato, como se esperava. Mas as got?culas aquecidas e em chamas ricochetearam, sugerindo que o calor era a chave para esse comportamento an?malo.

Usando c?meras t?rmicas e de alta velocidade, juntamente com modelos de computador, a equipe descobriu que, ? medida que uma got?cula quente se aproxima da superf?cie em temperatura ambiente, a parte inferior da got?cula esfria mais rapidamente do que a parte superior, criando uma corrente interna de convec??o.

Essa diferen?a de temperatura agita a circula??o dentro da got?cula, onde o l?quido mais quente flui das bordas em dire??o ? parte inferior, arrastando o ar junto com ele. Esse ar forma uma almofada fina e invis?vel na parte inferior da got?cula, impedindo que ela fa?a contato com a superf?cie e permitindo que ela rebata. Os pesquisadores observam que, embora a distribui??o de temperatura seja fundamental nesse processo, outros fatores tamb?m podem desempenhar um papel, mas isto ter? que ser estudado comparando gotas de diferentes subst?ncias.

Aplica??es em motores e antichamas

Uma pesquisa b?sica como esta suscita uma curiosidade natural, mas ? claro que os pesquisadores sempre pensam em como explorar suas descobertas.

"Entender por que got?culas quentes ricocheteiam n?o ? apenas uma quest?o de curiosidade - isso pode ter aplica??es no mundo real," destacou o professor Pingan Zhu. "Se got?culas em chamas n?o conseguem grudar em superf?cies, elas n?o conseguir?o incendiar novos materiais e permitir que o fogo se propague."

Ao combinar o comportamento de salto de got?culas quentes com revestimentos repelentes de l?quidos, a equipe explorou algumas poss?veis aplica??es. Eles demonstraram que got?culas em chamas em filmes pl?sticos repelentes de l?quidos flutuam em uma fina almofada de ar, impedindo o contato direto. Esse revestimento reduziu a ?rea de contato da got?cula na superf?cie em mais de quatro vezes em compara??o ao pl?stico puro, que se deformou e sofreu danos do fogo quando entrou em contato com a got?cula em chamas.

A equipe tamb?m estudou o fen?meno em motores. Eles descobriram que, quando got?culas de combust?vel grudam em superf?cies, elas queimam de forma ineficiente, deixando res?duos n?o queimados e desperdi?ando energia. Mas, em um modelo de motor com um revestimento repelente de l?quidos, as got?culas formaram gotas e queimaram completamente. Isso pode levar a materiais mais resistentes ao fogo e a motores mais eficientes.

"Nosso estudo pode ajudar a proteger materiais inflam?veis, como tecidos, de got?culas em chama," disse Zhu. "Confinar inc?ndios a uma ?rea menor e desacelerar sua propaga??o pode dar aos bombeiros mais tempo para apag?-los."

Outras not?cias sobre:

Mais tópicos