Levitación de gotas de agua por el efecto Leidenfrost

Cuando se rocía agua en una sartén muy caliente, algunas gotas levitan justo por encima de la superficie de la sartén, deslizándose por ella sobre capas de vapor. Este llamativo fenómeno físico, conocido como efecto Leidenfrost, se describió por primera vez hace casi tres siglos, pero aún quedan por resolver bastantes misterios sobre sus características.

El efecto Leidenfrost debe su nombre al médico alemán Johann Gottlob Leidenfrost, quien lo describió por vez primera en 1751.

Las calderas de vapor y los sistemas de refrigeración por agua de los reactores nucleares son algunos de los aparatos industriales relacionados con el efecto Leidenfrost, que también subyace en las interacciones entre diversos líquidos que entran casi en contacto con superficies mucho más calientes que sus puntos de ebullición.

En la naturaleza, las capas de vapor de Leidenfrost pueden formarse en la interfase entre el agua y el magma que asciende desde un volcán submarino. El efecto se ha observado incluso en Marte, no en un líquido sino en trozos sólidos de dióxido de carbono congelado que "surfean" por las dunas marcianas sobre un vapor de hielo seco.

Un equipo que incluye, entre otros, a Dana Harvey y Justin Burton, ambos de la Universidad Emory en Estados Unidos, se ha valido de una nueva estrategia para hallar una explicación a la sorprendente robustez de las capas de vapor de Leidenfrost en el caso del agua una vez que se forman a unos 240 grados centígrados, y ha averiguado hasta qué punto puede bajar la temperatura conservándose esa capacidad de hacer levitar las gotas de agua. Esa temperatura, que marca cuándo la capa de vapor desaparece, es de 140 grados centígrados.

Lo descubierto demuestra por tanto que las capas de vapor de Leidenfrost pueden mantenerse a temperaturas mucho más bajas que las necesarias para su formación.

Una gota de agua levitando a 80 micras de altura sobre una superficie calentada más allá del punto de ebullición del agua. (Imagen: Burton Lab)

Los autores del nuevo estudio también han comprobado que el umbral en el que cesa el efecto Leidenfrost es casi independiente de las propiedades del material y del fluido, lo que contradice a las teorías anteriores. Al parecer, un mecanismo puramente hidrodinámico determina este umbral.

El estudio se titula “Minimum Leidenfrost Temperature on Smooth Surfaces”. Y se ha publicado en la revista académica Physical Review Letters. (Fuente: NCYT de Amazings)