Sehen Sie, was passiert mit dieser Wassertropfen trifft es heißes Öl

Öl und Wasser nicht wirklich mischen, und dies ist besonders dann, wenn Sie versuchen, auf Öl Feuer um die Flammen zu stillen Wasser werfen. Stattdessen geht es nur BOOM!

Diese explosive Reaktion macht dies eine Lieblings-Demo für Wissenschaft Vorträge. Der Royal Institution in London hat es im Jahr 2012 zur Förderung seiner jährlichen Weihnachts-Vorträge, Anzug mit Chemiker Peter Wothers anziehen ein Flammschutzmittel die Ehrungen auf dem Dach des Gebäudes RI zu tun. Wothers erhitzt eine bloße 150 ml Öl über dem Bunsenbrenner, bis eine kleine Flamme entwickelt, dann eine kleine Tasse Wasser auf das Feuer gegossen. BOOM! Kanalweise RI:

Die Reaktion ist so heftig, weil Wasser und Öl nicht mischen. Wenn das Wasser in das Becherglas brennendes Öl gegossen wird, sinkt auf den Boden und, wegen der intensiven Hitze verdampft in Dampf fast augenblicklich. Mit dieser Phase ändern von einer Flüssigkeit in den gasförmigen Zustand, den des Wassers von bis zu 1700 mal erweitert und zwingt das Feuer darüber nach oben. Das sauerstoffhaltigen organischen Verbindungen das Öl und schafft die große Flamme..."

Beeindruckend wie diese Phase Shift ist ist auf der großen Skala, es positiv hypnotisch, im kleineren Maßstab, in Zeitlupe zu sehen.

Zurück im Jahr 2009 beschlossen die Wissenschaftler in der g.w. Pritchard-Labors an der Penn State University, einen genaueren Blick auf dieses Phänomen, das mit einigen wirklich ins Auge fallenden Ergebnisse zu nehmen. Sie nahmen Nahaufnahme Videomaterial in den verschiedenen Phasen der Reaktion, mit high-Speed-video mit 3000 Bildern pro Sekunde.

Trifft dieser ersten kleinen Tropfen heiße Öl, weil das Öl-Temperatur höher als der Siedepunkt des Wassers ist, erhalten Sie eine kleine Anfangsdehnung Wirkung, wie das Wasser einen schnelle Phasenübergang von Flüssigkeit durchläuft zu Dampf.

An einem gewissen Punkt die Phasenverschiebung trifft einen kritischer Punkt, und Sie erhalten diese dramatische explosive Überdehnung.

Schließlich wird der Tropfen aufgrund höherer Druck des umgebenden Öls zusammenbrechen, aber dann wird es wieder zu erweitern. Und Zusammenbruch. Und Re-erweitern. Es ist ein Teufelskreis.

Der Zyklus endet, trifft es Peak Instabilität: die Dampfblase wird schließlich steigen hoch genug ist, durch das Öl zu befreien von der Oberfläche. Wenn Sie diese Laute Pop bekommen, und heißes Öl überall verstreut. Und eventuell Verbrennungen dritten Grades.

Also wenn du, mit heißem Öl das feine Labor Day kochst, achten Sie darauf, Wasser weit weg von der Hitze zu halten. Ansonsten wird dies passieren.

[Über ficken ja Fluiddynamik]

Bildnachweis: The g.w. Pritchard Labs, Penn State University.

Referenz:

Oktober, C.E. (2002) "Spaltung von einstürzenden Kavitationsblasen," Journal of Fluid Mechanics 472:153-166.