Капля на горячей плите

[Mopnex]

Много раз наблюдал такую картину, капля воды на раскалённой до красна плите испаряется очень долго, думаю при хорошей обработке поверхности будет испаряться несколько часов. Видимо, это связано с поверхностным натяжением, но всё же выглядит странно. Непонятно как поверхностное натяжение удерживает в жидком состоянии воду нагретую до нескольких сот градусов. Кто-нибудь может прокомментировать?

[Comanchero]

Дело всё в том, что между каплей и плитой образуется паровая подушка, теплопроводность которой низка. Вследствие этого нагрев капли происходит медленно, а значит и испарение.

[Mopnex]

Да но от излучения капля всё равно нагревается отлично и подушка тут явно не поможет.

[Comanchero]

Капля нагревается и от излучения и от конвекции, но при этом также и остывает..

[Mopnex]

Вы хотите сказать, что капля не нагревается выше 100 градусов?

[PapaKarlo]

Mopnex в сообщении #234420 писал(а):

Непонятно как поверхностное натяжение удерживает в жидком состоянии воду нагретую до нескольких сот градусов.

Воду, нагретую до нескольких сот градусов, никак не удерживает. Для того, чтобы вода имела такую высокую температру, необходимо очень высокое давление, а ему взяться неоткуда.

Mopnex в сообщении #234424 писал(а):

от излучения капля всё равно нагревается отлично и подушка тут явно не поможет.

Эффективность передачи тепла излучением не очень велика. Основное нагревание идет путем теплопередачи. Попробуйте поставить две кастрюли с водой - одну над горелкой, другую - рядом. Увидите разницу в эффективности.

[Comanchero]

Вообще, возможен перегрев за счёт возможного отсутствия центров парообразования...

PapaKarlo в сообщении #234427 писал(а):

Эффективность передачи тепла излучением не очень велика. Основное нагревание идет путем теплопередачи. Попробуйте поставить две кастрюли с водой - одну над горелкой, другую - рядом. Увидите разницу в эффективности.

Ну, в металлической кастрюле немного нагреется, а вот в стеклянной банке намного меньше..Это связано с коэффициентом поглощения разными веществами в красной и ИК-области спектра излучения.

[Mopnex]

Ну хорошо, так какова же примерно температура капли? Eё раз подчеркну, что плита нагрета не меньше чем до 400 градусов.

[Comanchero]

Сказать сложно, слишком много факторов нужно учитывать-задача скорее экспериментальная...) Я думаю, не более $150^o C$

[Munin]

Mopnex в сообщении #234424 писал(а):

Да но от излучения капля всё равно нагревается отлично и подушка тут явно не поможет.

Эксперименты показывают, что от излучения капля нагревается при существенно более высоких температурах. Тогда она долго не буде жить, а испарится практически мгновенно, как и при контактном кипении.

На эту тему была когда-то давно отличная публикация в "Кванте". Искать надо...

[Comanchero]

Нагрев воды излучением будет происходить особенно эффективно если попась в полосу поглощения воды.

[Wild Bill]

При температуре плиты в 400 градусов практически моментально под каплей образуется тонкий слой пара, теплопроводность которого низка. Поэтому тепло передаётся медленно. Но конвективный теплообмен в самой капле происходит гораздо быстрее, поэтому значительная часть переданного тепла передается от капли воздуху (охлаждение на границах). Это заметно замедляет испарение капли.

[Александр Т.]

Mopnex в сообщении #234429 писал(а):

Ну хорошо, так какова же примерно температура капли?

Поскольку давление внутри капли практически равно атмосферному (добавочное давление за счет поверхностного натяжения и силы тяжести — незначительно), то температура воды внутри капли меньше температуры кипения воды при атмосферном давлении, т.е. меньше приблизительно 100°C. На границе с паровой подушкой температура равна температуре кипения (там же и происходит испарение воды).

Цитата:

Eё раз подчеркну, что плита нагрета не меньше чем до 400 градусов.

Но ведь температура капли до того, как ее поместили на плиту, была меньше 100°C.

[Wild Bill]

Александр Т. в сообщении #234467 писал(а):

то температура воды внутри капли меньше температуры кипения воды при атмосферном давлении, т.е. меньше приблизительно 100°C.

Наоборот, вода в капле несколько перегрета, температура чуть больше (на 1-3 градуса) номинальной точки кипения. Именно из-за затрат энергии на преодоление поверхностного натяжения при образовании пузырьков.

[Comanchero]

Александр Т. в сообщении #234467 писал(а):

Цитата:
Eё раз подчеркну, что плита нагрета не меньше чем до 400 градусов.
Но ведь температура капли до того, как ее поместили на плиту, была меньше 100°C.

Ещё раз подчеркну, что вода может быть перегрета существенно, за счёт того, что в объёме капли могут отсутствовать центры кипения(парообразования)...

Wild Bill в сообщении #234474 писал(а):

Наоборот, вода в капле несколько перегрета, температура чуть больше (на 1-3 градуса) номинальной точки кипения. Именно из-за затрат энергии на преодоление поверхностного натяжения при образовании пузырьков.

Поверхностное натяжение здесь не играет роли, так как вода в чайнике или в капле-поверхностное натяжение у воды не зависит от формы объёма.