رمزگشایی از اسرار جوش آمدن آب

ایسنا - پژوهشگران موفق شدند تا یک حباب در حال جوش را به حالت مکث درآورند تا بتوانند اطلاعات بیشتری را در مورد شکل‌گیری این حبابها در زمان جوش آمدن آب به دست آورند.

محققان دانشگاه سیراکیوز آمریکا و همکارانشان در موسسه ملی فناوری و استاندارد (NIST ) و مؤسسه پلی‌تکنیک رنسلیر (RPI) موفق شدند تا یک حباب بخار بر روی یک سطح در یک استخر از مایعات را گرفته و آن را برای ساعت‌ها حفظ کنند و آن را در ظرفی از آب در حال جوشیدن قرار دهند.

متوقف کردن یک حباب به محققان کمک خواهد کرد که درک بهتری از اصول فرآیند جوش بدست آورند.

این تیم می‌گوید تا حدود زیادی از وضعیت یک غشاء مایع بسیار نازک در ته هر حباب بخار به نتایج شگفت انگیزی دست پیدا کردند. به گفته این محققان، با توجه به ماهیت غیرقابل پیش بینی و زودگذر حباب‌ها، تجزیه و تحلیل این حباب‌ها و این غشاء مایع به طور خاص، قبلا کار دشواری بوده است.

این تیم با استفاده از آب معمولی که شامل هوای محلول و آب بدون گاز است، موفق به توقف و تجزیه و تحلیل حباب‌های بخار در هر دو سطح آبگریز و آبدوست شدند.

آب‌گریز یا هیدروفوب در شیمی و زیست‌شناسی سلول کاربرد دارد و یک پدیده فیزیکی در مولکول‌ها است که از آب دوری می‌کنند. مولکول‌های آب‌گریز غیرقطبی هستند و به همین خاطر تمایل به دیگر مولکول‌ها و حلال‌های غیرقطبی دارند. این مولکول‌های آب‌گریز در درون آب به هم پیوسته و تشکیل میسل (گروهی از مواد فعال سطحی متراکم که در یک کلویید مایع پراکنده‌ شده‌اند) را می‌دهد.

متقابلاً آب بر روی سطوح هیدروفوب زاویه ‌تماس بسیار بزرگی به خود می‌گیرد و به شکل قطره‌های کروی درمی‌آید. مثال‌هایی از مولکول آب‌گریز شامل نفت، آلکن‌ها (هیدروکربن‌هایی که یک پیوند دوگانه کربن - کربن (C=C) دارند)، روغن و چربی هستند. از مواد هیدروفوب در صنعت به عنوان شوینده چربی (درکنار مواد لیپوفیل)، جداکننده‌های نفت از آب و برای زدودن ذرات غیرقطبی از سطوح قطبی استفاده می‌شود.

این درک جدید از فرآیند جوش به پژوهشگران برای طراحی ساختارهایی در جهت رسیدن به انتقال گرمای دلخواه، دقت پیش بینی و همچنین افزایش جوش در فضا که در آن عدم گرانش باعث می‌شود که حباب‌ها بر روی یک سطح گرم ثابت بمانند کمک کرده و همچنین به ایجاد نسل بعدی فناوری برای مدیریت حرارتی در لوازم الکترونیکی کمک می‌کند.

این پژوهش در مجله Scientific Reports منتشر شده است.