Consecuencias de la gravedad en el efecto Leidenfrost

Cuando la fuerza de la gravedad alcanza valores superiores al que se experimenta en la Tierra, la mayoría de los materiales modifican su conducta. La investigación de los fenómenos físicos que ocurren a escala microscópica puede resultar, por tanto, muy útil de cara a una futura exploración de mundos extraterrestres. A partir de esta premisa, un equipo de estudiantes de doctorado de la Universidad de Lieja ha realizado un trabajo sobre el efecto Leidenfrost, un fenómeno que ocurre cuando las gotas de un material líquido entran en contacto con una superficie a una temperatura mayor que el punto de ebullición de ese líquido.

Según una nota de prensa de la Agencia Espacial Europea (ESA), más allá de una cierta temperatura, las gotas levitan gracias a una película creada por su propio vapor, lo que evita el contacto con la superficie y disminuye la velocidad de evaporación de los líquidos. De esta manera, cualquier objeto sostenido por dicha capa de vapor puede moverse a través de superficies calientes sin ningún tipo de fricción.

En el marco del programa Spin Your Thesis! de la ESA, los estudiantes de doctorado diseñaron el experimento para averiguar los efectos de la gravedad en el tiempo de evaporación del líquido y el comportamiento de las gotas durante este proceso. En una primera fase, calentaron una placa de metal que podía inclinarse gracias a la acción de servomotores dispuestos en sus extremidades. Debido a la extrema movilidad de las gotas, utilizaron una cámara de luz infrarroja para detectar su movimiento; cada vez que alguna de ellas se alejaba del centro de la superficie, los servomotores se activaban para mantenerlas en ese lugar.

Sin embargo, en condiciones de hipergravedad, simuladas gracias al experimento Centrífuga de Gran Diámetro, ubicado en las instalaciones de la ESA en los Países Bajos, el sistema no resultó lo suficientemente rápido para detener las gotas. Por esta razón, los investigadores colocaron un anillo de aluminio en el centro de la placa para delimitar su movimiento y, gracias a una cámara de vídeo convencional, registraron el proceso de su evaporación.

El experimento se realizó con una fuerza de gravedad correspondiente a 5, 10, 15 y 20 veces la de la Tierra. Los resultados, publicados en la revista A Letters Journal Exploring the Frontiers of Physics, mostraron que el tiempo de evaporación de las gotas disminuye a medida que aumenta el nivel de la fuerza de gravedad. Además, se descubrió que el punto de Leidenfrost, el valor de temperatura a partir del cual se observa el efecto, aumenta ligeramente con la gravedad. En concreto, a medida que incrementa el valor de este parámetro, se reduce el espesor de la capa creada por las gotas más grandes, por lo que aumentan las probabilidades de contacto entre el líquido y el sustrato debido a las inestabilidades presentes en la interfaz inferior de las gotas.

«Tal vez estos resultados no sorprendan a nadie, pero es la primera vez que se realiza un experimento de este tipo», afirma Stéphane Dorbolo, profesor de la Universidad de Lieja y supervisor del equipo de estudiantes.

Más información en A Letters Journal Exploring the Frontiers of Physics

Fuente: ESA

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