Leidenfrost etkisi 1756 yılında Alman bilim adamı Johann Gottlob Leidenfrost tarafından keşfedilen ve kitabında ko

Leidenfrost etkisi, 1756 yılında Alman bilim adamı Johann Gottlob Leidenfrost tarafından keşfedilen ve kitabında konu edindiği, sıvıların yüzeyleri ile temas ettiklerinde oluşan ve sıvının hızlı buharlaşması sonucu yüzeyde bir buhar tabakası oluşmasına neden olan fiziksel bir fenomendir. Bu buhar tabakası, sıvının yüzeyinde oluşan bir yalıtkan tabaka görevi görür ve bu sayede sıvının yüzeyine dokunulduğunda, sıvı damlacıklarının hoplayarak hareket etmesine ve hatta bazen buharlaşarak tamamen kaybolmasına neden olur. Bu etki, sıvıların yüzeylerindeki buharlaşma hızı ile sıvının sıcaklığı, yüzey gerilimi ve çevresel koşullar gibi faktörlerden etkilenir.

Bir damla su ile Leidenfrost etkisini anlatan illüstrasyon.

Leidenfrost etkisinin video şeklinde gösterimi.

Leidenfrost eşiği

Leidenfrost eşiği, sabit film kaynatmanın başlangıcını gösterir. Kaynama eğrisinde minimuma ulaşır ve yüzey tamamen bir buhar örtüsü tarafından kaplanır. Yüzeyden sıvıya ısı transferi, buhar aracılığıyla iletkenlik ve radyasyon yoluyla gerçekleşir. Leidenfrost noktası, sıvının karakteristik özelliklerine ve yüzey sıcaklığına bağlı olarak değişir. Leidenfrost eşiğinin aşılması, yüzey sıcaklığındaki ani bir artışa ve sıvı üzerindeki buhar örtüsünün çökmesine neden olur. 1756 yılında Leidenfrost, sıcak yüzeyde hareket ederken buhar tabakası tarafından desteklenen su damlacıklarının yavaş yavaş buharlaştığını gözlemledi. Yüzey sıcaklığı arttıkça, buhar tabakası üzerinden radyasyon daha önemli hale gelir ve fazla sıcaklık arttıkça ısı akısı da artar.

Bir büyük yatay plaka için minimum ısı akısı türetilebilir: ${{\frac {q}{A}}_{min}}=C{{h}_{fg}}{{\rho }_{v}}{{\left[{\frac {\sigma g\left({{\rho }_{L}}-{{\rho }_{v}}\right)}{{\left({{\rho }_{L}}+{{\rho }_{v}}\right)}^{2}}}\right]}^{{}^{1}\!\!\diagup \!\!{}_{4}\;}}$ Burada özellikler doygunluk sıcaklığında değerlendirilir. Zuber sabiti, $C$ ortalama basınçlarda çoğu akışkan için yaklaşık olarak 0,09'dur.

Günlük hayatta Leidenfrost etkisi

Leidenfrost etkisi, günlük hayatta çeşitli şekillerde görülmektedir. Örneğin:

Mutfakta: Sıcak tavaların yüzeyindeki su damlacıkları, Leidenfrost etkisi sayesinde buharlaşır ve tavanın üzerinde kalır. Bu nedenle, tavayı daha kolay tutabilir ve yemek daha rahat karıştırılabilir.
Temizlikte: Buhar temizleyicileri, Leidenfrost etkisi yoluyla suyu ısıtarak ve buharlaştırarak çalışır. Bu sayede, yüzeylerdeki kir ve lekeleri daha kolay temizlenebilir hale getirmektedir.
Endüstride: Leidenfrost etkisi, yüksek sıcaklıklarda malzeme işlemede ve ısı transferinde kullanılır. Örneğin, endüstriyel fırınlarda kullanılan pişirme bantları, yüksek sıcaklıklarda ürünleri taşırken Leidenfrost etkisinden yararlanır.
Soğutma sistemlerinde: Leidenfrost etkisi, soğutma sistemlerinde de kullanılır. Örneğin, su soğutma kuleleri, suyun Leidenfrost etkisi yoluyla buharlaşarak soğumasını sağlar.
Havacılıkta: Leidenfrost etkisi, uzay araçlarının yüzeylerindeki ısı transferini kontrol etmek için kullanılır. Özellikle, aracın yüzeyindeki sıcaklığı azaltmak için Leidenfrost etkisi kullanılır.

Ayrıca bakınız

Kaynakça

^ Clark, Carol. . news.emory.edu (İngilizce). 9 Eylül 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 7 Nisan 2023.
^ Vakarelski, Ivan U.; Patankar, Neelesh A.; Marston, Jeremy O.; Chan, Derek Y. C.; Thoroddsen, Sigurdur T. (Eylül 2012). "Stabilization of Leidenfrost vapour layer by textured superhydrophobic surfaces". Nature (İngilizce). 489 (7415): 274-277. doi:10.1038/nature11418. ISSN 1476-4687. 7 Nisan 2023 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 7 Nisan 2023.
^ Zhong, Lieshuang; Guo, Zhiguang (18 Mayıs 2017). "Effect of surface topography and wettability on the Leidenfrost effect". Nanoscale (İngilizce). 9 (19): 6219-6236. doi:10.1039/C7NR01845B. ISSN 2040-3372. 7 Nisan 2023 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 7 Nisan 2023.
^ "KAYNAMA VE LEIDENFROST ETKİSİ" (PDF). LEIDENFROST ETKİSİ. Reed Colleage. 2 Mayıs 2000. 4 Nisan 2021 tarihinde kaynağından (PDF). Erişim tarihi: 7 Nisan 2023.
^ Gauthier, Anaïs; Bird, James C.; Clanet, Christophe; Quéré, David (13 Aralık 2016). "Aerodynamic Leidenfrost effect". Physical Review Fluids. 1 (8): 084002. doi:10.1103/PhysRevFluids.1.084002.

[1] Clark, Carol. . news.emory.edu (İngilizce). 9 Eylül 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 7 Nisan 2023.

[2] Vakarelski, Ivan U.; Patankar, Neelesh A.; Marston, Jeremy O.; Chan, Derek Y. C.; Thoroddsen, Sigurdur T. (Eylül 2012). "Stabilization of Leidenfrost vapour layer by textured superhydrophobic surfaces". Nature (İngilizce). 489 (7415): 274-277. doi:10.1038/nature11418. ISSN 1476-4687. 7 Nisan 2023 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 7 Nisan 2023.

[3] Zhong, Lieshuang; Guo, Zhiguang (18 Mayıs 2017). "Effect of surface topography and wettability on the Leidenfrost effect". Nanoscale (İngilizce). 9 (19): 6219-6236. doi:10.1039/C7NR01845B. ISSN 2040-3372. 7 Nisan 2023 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 7 Nisan 2023.

[4] "KAYNAMA VE LEIDENFROST ETKİSİ" (PDF). LEIDENFROST ETKİSİ. Reed Colleage. 2 Mayıs 2000. 4 Nisan 2021 tarihinde kaynağından (PDF). Erişim tarihi: 7 Nisan 2023.

[5] Gauthier, Anaïs; Bird, James C.; Clanet, Christophe; Quéré, David (13 Aralık 2016). "Aerodynamic Leidenfrost effect". Physical Review Fluids. 1 (8): 084002. doi:10.1103/PhysRevFluids.1.084002.