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Bollire l'acqua senza ... bolle

Un trucco noto a chiunque si diletti di cucina per verificare se la padella è sufficientemente calda è quello  di osservare il comportamento di gocce d'acqua spruzzate sulla sua superficie. Se la superficie è al di sopra del punto di ebollizione dell'acqua, le goccioline, sorrette da un cuscino di vapore, vagheranno per tutta la padella fino a che il vapore cederà, facendo cadere la goccia sulla superficie con il risultato di un furioso ribollimento locale.
Questo fenomeno noto come Effetto Leidenfrost è alla base della scoperta, pubblicata tempo fa sulla prestigiosa rivista Nature da Ivan Vakarelski in cui si dimostrava che l'acqua può bollire … senza bolle.
In che modo? Facendo in modo che il cuscino di vapore non si rompa.
le sfere al contatto con l'acqua (®Nature)
Ok, direte voi , adesso ne sappiamo meno di prima.
 
La chiave di tutto è rendere idrorepellente la superficie calda a contatto con l'acqua, una tecnica usata da anni nel trattamento della superficie di navi o semplici battelli.
Quello che Vakarelski mostra è che scaldando delle sfere di metallo, precedentemente trattate in modo da essere ruvide e idrorepellenti, fino ad una temperatura di 400 °C (oltre la quale il rivestimento si deteriora), il comportamento delle molecole d'acqua che entreranno in contatto con esse cambierà.
In sintesi quando una sfera riscaldata viene messa a contatto con acqua a temperatura ambiente si forma uno strato di vapore acqueo tutto intorno alla sfera. A questo punto il comportamento cambia tra le sfere idrorepellenti e quelle idrofile; lo strato di vapore intorno alle sfere idrofile collassa velocemente originando delle "bolle" esplosive mentre le sfere trattate, pur scaldando il liquido circostante, non danno origine ad alcuna turbolenza.
Un risultato questo che potrebbe essere sfruttato per diminuire la resistenza in strumenti come i dispositivi microfluidici, sempre più diffusi nei laboratori di ricerca.
Neelesh A. Patankar, uno degli autori del lavoro, ipotizza a tal scopo una superficie piana che renda lo stato di vapore più stabile. Una soluzione del genere sarebbe utile anche in ambito navale rendendo non solo la superficie dello scafo meno soggetta all'attrito ma avrebbe un impatto positivo nel diminuire le incrostazioni biologiche (dovute ad alghe, mitili, ...), riducendo quindi i costi e tempi di bonifica periodica.

Esempio di una barca non pulita con regolarità


Di seguito un video esplicativo del fenomeno
Se non vedete il video --> QUI

Le prospettive offerte dai risultati di questo lavoro vanno quindi ben al di là di una (pur gradita) "bollitura" senza schizzi di acqua calda.

Fonte
-  Stabilization of Leidenfrost vapour layer by textured superhydrophobic surfaces
Ivan U. Vakarelski et al,  Nature, 489,  pp. 274–277



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Il mio primo libro di Hawking risale all'inizio degli anni '90, quando volevvo distrarmi dalla "mia" scienza leggendo altre materie. Da allora non ho mai smesso di leggerlo. Questo, ahime, è il suo ultimo

Eric Kandel, Nobel, divulgatore, neuroscienziato. Che altro? Scrive libri appassionanti