Ученые Политехнического университета Виргинии раскалили поверхность до 550 градусов и заставили лед приподниматься над ней на подушке из пара. Это открытие свойства воды стало дополнением феномена, открытого в XVII веке. Работа опубликована в журнале Physical Review Fluids.
Известно, что есть три фазы воды: твердое, жидкое и газообразное. Однако когда источник тепла достаточно горячий, поведение воды резко меняется. Капля воды, нанесенная на алюминиевую пластину, нагретую до 150 градусов или выше, больше не будет кипеть. Вместо этого пар, который образуется, когда капля приближается к поверхности, создает подушку, препятствующую прямому контакту жидкости с поверхностью. Этот пар заставляет жидкость скользить над нагретой поверхностью. Это явление известно как эффект Лейденфроста или кризис кипения, описанный в 1751 году.
Команда ученых задалась вопросом: может ли лед вести себя так же? Оказалось, что может - требуется нагреть поверхность до 550 градусов. При температурах ниже этого значения лед продолжал просто таять, а талая вода - кипеть. Кипение продлевается перепадом температур в слое воды, которая имеет две крайности - сверху она соприкасается со льдом и имеет температуру около нуля, а снизу - с раскаленной поверхностью и прогревается до сотни градусов. Лед потреблял большую часть тепла поверхности, для производства пара оставалась лишь малая часть энергии, и нужного эффекта не получалось.
Повышенная до 550 градусов температура оптимизирует все эти процессы. По словам ученых, заставить лед "левитировать" гораздо сложнее, чем воду. Теплообмен резко падает, как только начинается "левитация", потому что когда жидкость не соприкасается с поверхностью, она не кипит, а также не производит пар, который, в свою очередь, необходим для парения над поверхностью.
Открытие дополнительного свойства воды может получить практическое применение. По словам ученых, так можно охлаждать серверы или автомобильные двигатели. Для их охлаждения обычно требуется вещество или механизм, который может отводить энергию от горячей поверхности, быстро перераспределяя тепло, чтобы уменьшить износ металлических деталей.
А еще применение льда может применяться на атомных электростанциях для быстрого охлаждения в случае отключения электроэнергии. В металлургии для производства сплавов необходимо гасить тепло от металлов, которые были сформированы в течение узкого промежутка времени, чтобы придать им прочность. Если бы применялся лед, это позволило бы быстро отводить тепло через три водные фазы, быстро охлаждая металл. Также лед, теоретически, можно использовать и в пожаротушении.