Au-dessus de 193°C (379°F) quelque chose de magique arrive à l’eau dans un vase.
L’effet Leidenfrost, lorsque vous pulvérisez de l’eau sur une surface chaude, des gouttelettes flottent au-dessus de la surface sur une couche de vapeur. Ils continuent à tourbillonner pendant un moment ou deux de plus qu’ils ne le feraient s’ils étaient à une température plus basse (mais toujours au-dessus de l’ébullition), et glissent sur la casserole avant de s’évaporer.
Cela arrive à tous les types de liquides, tant que les températures sont bien au-dessus du point d’ébullition de chaque liquide particulier. Mais les chercheurs ont découvert quelque chose d’encore plus intéressant : cet effet peut se produire même entre deux gouttelettes de liquides différents, les faisant rebondir l’une sur l’autre.
L’équipe de chercheurs dirigée par le premier auteur, physicien de l’Université de Puebla, Felipe Pacheco Vázquez, a étudié des liquides tels que l’eau, l’éthanol, le méthanol, le chloroforme et formamide, et analysé si deux gouttes de chaque groupe de fluides se « combineraient » immédiatement en une seule goutte, ou rebondiraient en séquence (rebondiraient l’une sur l’autre plusieurs fois).
Ils l’ont fait en utilisant une petite plaque métallique avec une légère pente interne et en la chauffant à 250°, ce qui était bien au-dessus de tous les points d’ébullition des liquides (qui variaient de 50°C pour l’acétone à 146°C dans le formamide d’altitude de laboratoire ).
Ensuite, une grosse goutte d’un liquide a été ajoutée à une petite goutte teinte en bleu et ils ont observé ce qui se passait. Certaines – lorsque les deux gouttelettes étaient du même type de liquide ou de liquides avec des points d’ébullition similaires – ont fusionné instantanément, une fois qu’elles ont glissé l’une dans l’autre au point le plus bas de la plaque.
D’autres ont pris leur temps avant de fusionner. Ils ressemblaient beaucoup à la petite goutte qui rebondissait sur la grosse goutte. Vous pouvez le voir entre l’éthanol (petite goutte) et l’eau (grosse goutte) ci-dessous dans la vidéo :
https://www.youtube.com/watch?v=sqWzhzhAE8o
« La fusion directe se poursuit pendant quelques millisecondes et a été observée principalement dans des gouttelettes du même liquide (comme l’eau-eau) ou des liquides de propriétés similaires (comme l’éthanol-isopropanol) » L’équipe écrit sur un nouveau papier.
« En revanche, les gouttelettes présentant de grandes différences de propriétés (telles que l’eau-éthanol ou l’eau-acétonitrile) continuent de rebondir pendant plusieurs secondes, voire quelques minutes, alors qu’elles s’évaporent à la taille critique pour finalement fusionner. »
Finalement, après que le liquide qui s’évapore plus rapidement se soit réduit à un certain volume, les deux gouttes se combinent puis « explosent » – vous avez un mélange de liquides légèrement plus grand qui patine au lieu de deux.
Vous pouvez voir dans le tableau ci-dessous si l’un des deux liquides combinés (c), rebondi (r), a fait un mélange des deux (c / r), ou dans des cas particuliers est resté en tant que phases séparées car ils ne pouvaient pas être mélangés (x ) .
Le résultat de la collision de deux gouttes de Leidenfrost. (Pacheco Vazquez et al., PRL, 2021)
L’équipe suggère que ce rebond est en fait le « triple effet Leidenfrost », dans lequel les gouttelettes se retrouvent non seulement dans une couche de vapeur isolante à partir de la surface de la plaque chauffante, mais aussi entre les deux gouttelettes.
« La dynamique de rebond est produite parce que les gouttelettes ne sont pas seulement dans un état Leidenfrost avec le substrat, elles subissent également l’effet Leidenfrost entre elles au moment de l’impact », L’équipe écrit.
« Cela est causé par des températures d’ébullition différentes et, par conséquent, le creux le plus chaud agit comme une surface chaude pour la goutte avec un point d’ébullition inférieur, ce qui entraîne simultanément trois zones de contact dans l’état de Leidenfrost. Nous avons appelé ce scénario le triple effet Leidenfrost. »
La recherche a été publiée dans Lettres d’examen physique.