Investigadores en Francia han descubierto una nueva forma de levitar las gotas de líquido, que sorprendentemente también crea un mini espectáculo de luces, con la chispa de la gota flotando sobre una débil brecha azul brillante.
Descrito esta semana en el diario letras de física aplicada , de AIP Publishing, el trabajo puede ofrecer una nueva forma económica de generar un microplasma que se pueda mover libremente, así como proporcionar información sobre preguntas fundamentales de física.
El efecto flotante es similar a la levitación de Leidenfrost, en la que las gotas bailan sobre un colchón de vapor caliente. Pero al crear el vapor con una fuerte sacudida de electricidad en lugar de calor, los investigadores descubrieron que podían ionizar el gas en un plasma que brillabauna suave luz azul
"Este método es probablemente una forma fácil y original de hacer un plasma", dijo Cedric Poulain, físico de la Comisión Francesa de Energías Alternativas y Energía Atómica. Poulain especula que la deformabilidad de una gota de líquido permitiría a los investigadores armar undispositivo para mover el plasma a lo largo de una superficie, pero admite que tales aplicaciones estaban lejos de la mente de él y sus colegas cuando concibieron el experimento por primera vez.
Al principio, los investigadores querían explorar los límites de la analogía entre el fenómeno de ebullición y la electrólisis del agua, que es la ruptura del agua en gases de hidrógeno y oxígeno por una corriente eléctrica.
Como ejemplo de comportamiento de ebullición, Poulain describió el caso de una gotita de líquido en la superficie de una sartén caliente. Si la temperatura de la sartén está por encima de los 100 grados Celsius, la gota se extiende y las burbujas de vapor de agua crecen en la superficie de la sartén. Sin embargo, si la sartén está muy caliente más de 280 grados Celsius, se forma un colchón de vapor entre la gota y la sartén, levitando la gota y evitando el contacto entre el agua líquida y la sartén, un fenómeno llamado efecto Leidenfrost ".Este es un truco clásico de 'abuela' para probar la temperatura de una sartén ", dijo Poulain.
El equipo se preguntó si existe una transición similar en el caso de la electrólisis del agua. La analogía interesó a los autores, porque estudian un evento llamado "crisis de ebullición" en generadores de vapor de centrales nucleares. Si el núcleo de un reactor nuclear se calienta demasiado, las burbujas en el agua de enfriamiento pueden unirse repentinamente para formar una película de vapor que limita la transferencia de calor adicional y conduce a un aumento peligroso de la temperatura.
Un cojín de vapor de una sacudida de electricidad
En su laboratorio, Poulain y sus colegas idearon una instalación para hacer funcionar la electricidad a través de gotitas conductoras y filmar el comportamiento de las gotitas a alta velocidad. Suspendieron una pequeña gota de ácido clorhídrico débil, que conduce electricidad, sobre una placa de metaly aplicó un voltaje a través de la gota. Cuando la gota tocó la placa, la electricidad comenzó a fluir y el agua en la solución de ácido clorhídrico comenzó a descomponerse en hidrógeno y oxígeno gaseoso.
Por encima de 50 voltios, el fondo de la gota comenzó a chispear. Levitó, elevándose sobre la superficie de la placa, y un débil resplandor azul emanó del espacio.
Al principio, los investigadores creían que la gota podría estar descansando sobre un colchón de gas hidrógeno a partir de la ruptura del agua, pero un análisis posterior reveló que el colchón gaseoso era en realidad agua vaporizada principalmente por la energía de la corriente eléctrica.
La emisión de luz azul fue inesperada y probablemente la característica más emocionante del experimento, dijo el equipo. Aunque cincuenta voltios es un voltaje relativamente bajo, Poulain explicó que el pequeño espacio entre la gota y la placa de metal es lo que da lugar a lacampo eléctrico muy alto necesario para generar un plasma denso y a largo plazo con poca energía.
Explorando la luz azul
Los investigadores luego planean analizar la composición de la capa de plasma. Dicen que parece ser una superposición de dos tipos de plasma que no se entiende bien. También estudiarán la dinámica rápida en la parte inferior de la gota justo cuandolas chispas comienzan a volar, lo que debería proporcionar información adicional sobre el plasma.
Aunque la dinámica del plasma puede parecer muy alejada del problema de la ebullición de la película en los reactores nucleares, Poulain está contento con el camino que la investigación impulsada por la curiosidad ha llevado al equipo.
"Es muy emocionante", dijo sobre la incursión del equipo en la levitación de plasma.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Americano de Física AIP . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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