Открыт эффект Лейденфроста в сыпучих материалах
Известно, что капля воды на раскаленной плите левитирует за счет тонкой прослойки пара. Похожий эффект открыт и для сыпучих материалов в вибрирующем контейнере. Правда, в этом случае на весу удерживалась не вода, а гранулированный кристаллик.
Сыпучие материалы обладают поистине поразительным разнообразием свойств (подробности см. в популярной статье Динамика сыпучих материалов — новое слово в физике). В зависимости от условий, они могут вести себя как твердые, жидкие или газообразные вещества. Вдобавок, благодаря неупругим соударениям между отдельными частичками, в них могут наблюдаться даже явления, невозможные в обычном веществе, например неупругий коллапс.
Однако из-за той же самой неупругости теоретическое описание сыпучих материалов оказывается очень непростой задачей (краткий обзор различных теоретических подходов можно найти в заметке Теоретическое описание гранулированных материалов). Например, всего лишь пару лет назад было теоретически предсказано, что у сыпучих материалов может наблюдаться аналог пленочного кипения, или, по-научному, явления Лейденфроста, давно известного многим домохозяйкам. (В архивах газеты «1 сентября» есть занимательный рассказ об этом явлении.)
Явление это состоит в том, что капля воды, попав на раскаленную плиту или утюг, не лежит непосредственно на поверхности, а как бы парит над ней за счет прослойки горячего пара (см. рисунок). Аналог именно этого явления в поведении сыпучих материалов был недавно предсказан теоретически, а теперь и проверен на практике. Правда, в отличие от воды, в случае гранулированного эффекта Лейденфроста над поверхностью приподнимается не «капля», а «кристаллик» сыпучего материала.
Голландские физики, эксперименты которых описаны в статье P. Eshuis et al., Physical Review Letters 95, 258001 (15 December 2005), насыпали большое число одинаковых бусинок в контейнер и энергично его трясли, имитируя тем самым раскаленную поверхность. Поведение частичек при этом фиксировалось на скоростную видеокамеру. Просмотр изображений показал, что действительно в определенных условиях большой «кристаллический кусок» плотно упакованного сыпучего вещества приподнимался и удерживался на весу прослойкой из быстрых и хаотично движущихся частичек («горячего пара»).
Построенная авторами гидродинамическая модель хорошо описывала наблюдавшиеся в эксперименте закономерности. Это, кстати, тоже немалая удача голландских физиков, поскольку описание сыпучих веществ как сплошной среды возможно далеко не всегда.
Последние новости
