FestivalNauki.ru
En Ru
cентябрь-ноябрь 2020
176 городов
September – November 2020
312 cities
09-11 октября 2020
МГУ | Экспоцентр | 90+ площадок
14–16 октября 2016
Центральная региональная площадка
28–30 октября 2016
ИРНИТУ, Сибэскпоцентр
14–15 октября 2016
Центральная региональная площадка
23 сентября - 8 октября 2017
«ДонЭкспоцентр», ДГТУ
ноябрь-декабрь 2018
МВДЦ «Сибирь»,
Вузы и научные площадки города
6-8 октября 2017
Самарский университет
27-29 октября
Кампус ДВФУ, ВГУЭС
30 сентября - 1 октября
Ледовый каток «Родные города»
21-22 сентября 2018 года
ВКК "Белэкспоцентр"
9-10 ноября 2018 года
Мурманский областной Дворец Культуры
21-22 сентября 2019 года
22-23 октября 2019 года
29-30 ноября 2019 года
7-8 сентября 2019 года
27-29 сентября 2019 года
4-5 октября 2019 года
10-12 октября 2019 года

Ученые из России выяснили, как ведет себя вода при закалке стали

Физики из Москвы раскрыли необычный характер кипения воды, помогающий стали или другим сплавам очень быстро охлаждаться при их закалке. Их выводы представлены в International Journal of Heat and Mass Transfer (работа выполнена при поддержке гранта РНФ в рамках Президентской программы исследовательских проектов - прим. ред. сайта rscf.ru). 

"Мы впервые предложили ясную физическую модель, объясняющую парадоксальные явления, которые наблюдаются при охлаждении горячих тел в жидкостях. Это и закалка, и термическая обработка металлов, и охлаждение атомного реактора в случае тяжелой аварии – огромное число реальных приложений", – заявил Арслан Забиров из Московского энергетического института, чьи слова приводит пресс-служба Российского научного фонда.

Кипение воды или многих других жидкостей сопровождается формированием большого числа пузырьков пара на поверхности нагревательных элементов или стенок сосуда. Превращаясь в газ и вырываясь наружу, испаренная вода уносит с собой большое количества тепла и охлаждает оставшуюся жидкость.

 

Как правило, чем горячее нагревательный элемент, тем сильнее кипит вода, однако у этого процесса есть один большой "враг", открытый немецким врачом Иоганном Лейденфростом еще в середине 18 века. Он обнаружил, что капля воды, упавшая на сильно раскаленный металл, испаряется очень медленно из-за образования очень тонкой пленки из пара, изолирующей жидкость.

Это касается не только воды — нечто похожее можно наблюдать, погрузив мокрую руку в сосуд с жидким азотом или расплавленным свинцом. Открытие эффекта Лейденфроста поставило перед учеными очень интересный вопрос – если вода ведет себя подобным образом в любых условиях, как тогда работает закалка металла, во время которой температура железа падает на сотни градусов за доли секунды?

Как пишут Забиров и его коллеги, три десятка лет назад британские физики обнаружили, что вода может кипеть и другим образом, если разница в температуре между жидкостью и нагревательным элементом будет еще выше, чем при работе эффекта Лейденфроста.

В таком случае пузырьки пара становятся очень маленькими и формируются несколько иначе, что препятствует появлению "изолирующей" пленки и не тормозит, а ускоряет процесс передачи тепла. Как именно возникают эти пузырьки, ученые не понимали до недавнего времени.

Физики из Московского энергетического института нашли ответ на эту загадку, создав реалистичную математическую модель кипящей жидкости. Для этого они объединили результаты десятков экспериментов, авторы которых изучали формирование пузырьков при закалке металла и других похожих процессах. Затем ученые попытались найти те факторы, которые мешали или способствовали такой форме охлаждения воды и соприкасающихся с ней предметов.

К примеру, объединение итогов опытов показало, что подобная манера кипения характерна не для всех жидкостей и металлов, что указало на ее связь с двумя свойствами и того, и другого материала – структурой поверхности металла и вязкостью жидкости. Как оказалось, на поверхности определенных типов сплавов и металлов присутствуют особые шероховатости, которые "пробивают" пленку из пара и позволяют пузырькам вырваться на свободу.

Набор формул, который описывает этот феномен, можно использовать не только для предсказания свойств сплавов и того, как они себя ведут при закалке, но и для массы других вещей. Как надеются ученые, их открытие принесет массу пользы во всех областях науки и техники.
Источник http://rscf.ru

Добавьте свой комментарий

Plain text

  • Переносы строк и абзацы формируются автоматически
  • Разрешённые HTML-теги: <p> <br>
LiveJournal
Регистрация

Другие статьи в этой рубрике

Химики создали программу для безопасного хранения и утилизации реактивов

Американские ученые создали компьютерную программу для поиска безопасных и эффективных способов хранения и утилизации химических реактивов.

Гравитационная линза впервые помогла рентгеновским наблюдениям

Оптическое и рентгеновские изображения линзированной галактики
M. Bayliss  et al. / Nature Astronomy, 2019

Физики получили пластичное стекло

Ученые создали тонкие пленки из стеклообразного оксида алюминия, которые можно растягивать, сжимать и изгибать без появления трещин при комнатной температуре.

Новости в фейсбук

Случайные статьи

Антибиотики вызывают припадки необъяснимым путем, заявляют ученые

Морскую губку превратили в графит

Сегодня ученые работают над созданием неорганических и органических гибридных композитов, устойчивых к агрессивным воздействиям веществ и температуры. В новом исследовании биологи нагрели скелет морской губки и получили графит с особой структурой.

Второе рождение сверхзвука?

Самолеты «Конкорд» и «Ту-144» ржавеют в музеях авиации, но мечта о сверхзвуковых перелетах жива. Сейчас стадию разработки проходят мощные реактивные двигатели, позволяющие космическому самолету всего за 4 часа доставить пассажиров из Лондона в Сидней.

Сосуды (Часть 2)

Астрофизики обнаружили «загрязненную» кальцием звезду