Se hai mai versato dell’acqua su una padella calda avrai certamente notato che le gocce iniziano a ballare per qualche istante sulla superficie, come se non ci fosse alcun attrito. In qualche modo, questo effetto assomiglia molto alle gocce d’acqua su una foglia di loto*. Ma la fisica che sta dietro a questo fenomeno è completamente diversa. Continua a leggere per scoprire qual è il mistero dietro a questa danza delle gocce d’acqua.
*La foglia di loto è una superficie super-idrofobica (che non trattiene l’acqua). È un meccanismo naturale di pulizia delle foglie stesse che, non bagnandosi ma facendo scivolare via l’acqua, riescono anche a eliminare polvere e fanghiglia, risultando sempre pulite. Per questo motivo, in oriente, il loto è considerato il simbolo della purezza.
L’effetto Leidenfrost
Perché si verifica questa danza? A differenza delle gocce su una foglia di loto, questo avviene ad una temperatura particolare per ogni liquido specifico, e di conseguenza questo effetto si verifica a temperature diverse in base al liquido.
Per l’acqua, quando una piccola quantità d’acqua a contatto con la pentola viene riscaldata a sufficienza da formare un sottile strato di vapore sotto la goccia (ma non troppo da farla evaporare istantaneamente), essa non è più a contatto con la pentola. La goccia ha un sottile strato di vapore sotto di essa che la fa muovere su questa pellicola e la “protegge”, rallentandone l’evaporazione. La formazione di questo strato di vapore è un processo continuo, che si ripete fino a quando l’intera goccia evapora. Questo è chiamato Effetto Leidenfrost.
Altri liquidi, come l’azoto allo stato liquido, sono estremamente freddi e iniziano a bollire a temperatura ambiente. Il pavimento di una stanza normale è come una pentola calda per l’azoto liquido: versandolo per terra forma queste gocce danzanti su un pavimento.
Immergere le mani nell’azoto liquido
La temperatura dell’azoto liquido è di circa -195 gradi centigradi. È una delle sostanze più fredde e viene utilizzato, maneggiandolo con estrema cautela, nelle industrie e nei laboratori. Se lo tocchi, la pelle inizierà a bruciare. Sì, bruciare, non gelare! E immergerci un arto equivarrebbe a… non avere più un arto per tutta la vita! Quindi, evita di fare prove a casa con l’azoto liquido.
Grazie all’effetto Leidenfrost, però, è possibile immergere una mano nell’azoto liquido per qualche attimo senza che succeda niente. Per l’azoto liquido, la nostra mano è come la padella calda per l’acqua e, immergendola, si crea un sottile strato di azoto vaporizzato intorno a tutta la mano. Questo piccolo strato protegge la pelle dagli effetti della temperatura estremamente fredda. Ovviamente, non c’è motivo di provarlo. È già stato fatto.
Il duo di pazzi di Myth Busters ha provato a fare la stessa cosa, ma con del piombo fuso. E ha funzionato! Ovviamente hanno dovuto bagnarsi la mano con dell’acqua per la formazione della pellicola di vapore.
ATTENZIONE: non fare niente di tutto questo in casa!
Questi esperimenti sono stati fatti da esperti e in condizioni di sicurezza.
Acqua che scorre in salita
Recentemente, un gruppo di studenti universitari dell’Università di Bath ha scoperto un modo per manipolare il movimento dell’acqua su una superficie appositamente progettata utilizzando questo fenomeno. Hanno scoperto che creando delle creste sulla superficie e riscaldandola, i sottili strati di vapore sotto le gocce d’acqua le fanno muovere e tale movimento si può sfruttare per spingere le gocce contro la gravità . Il fenomeno, parecchio curioso, è stato filmato ed è visibile nel video che segue. Il video è in inglese, ma il consiglio è di guardarlo fino alla fine: adesso che sai come funziona l’effetto Leidenfrost, non serviranno molte spiegazionie!