Bolinhas dançantes e o efeito Leidenfrost

Basta jogar algumas gotinhas de água em uma panela extremamente quente para elas parecerem vivas, pulando e evaporando instantaneamente. Mais interessante ainda é jogar bolinhas de hidrogel em uma frigideira com temperatura de 215°C. Elas saltam freneticamente e emitem sons agudos.

 Os dois truques são conhecidos como o efeito Leidenfrost, que descreve a vaporização instantânea que acontece quando a água entra em contato com superfícies quentes. Se o vapor produzido for suficiente, as gotas de água podem levitar acima da panela, o que gera uma divertida corrida de gotinhas por toda sua extensão.

O mesmo efeito acontece com o hidrogel, substância feita quase que totalmente de água, mas com um pouquinho de polímero. Quando tocam a panela quente, porém, elas não apenas levitam, mas saltam de maneira dramática, atingindo alturas que podem superar em muitas vezes o próprio diâmetro.

Esses grandes saltos podem ocorrer até 200 vezes antes que a gota se rompa. Mesmo que as gotas sejam lançadas na panela com uma altura bastante baixa, elas logo ganham altura a partir da energia do calor da panela, ao invés de perder energia como o esperado.

Um vídeo, gravado por um Youtuber russo que demonstrava o experimento, intrigou pesquisadores da Universidade Leiden (Países Baixos), que afirmaram que o comportamento não havia sido estudado até então. Em um artigo publicado recentemente na revista Nature Physics, eles usam câmeras de alta velocidade para observar as bolas de hidrogel saltando e “gritando”.

 Segundo os pesquisadores, este é um tipo diferente de efeito Leidenfrost. O processo acontece como um mini-motor a vapor. O jato de vapor criado quando o hidrogel atinge a panela quente pela primeira vez deforma a bola, que, por conta de sua natureza elástica, consegue armazenar a energia.
A pequena esfera primeiro se dobra para dentro e depois salta para fora, conseguindo o impulso necessário para voltar para o ar. Isso acontece mais de uma vez: durante um único salto, o gel entra em contato com a superfície várias vezes, criando vários impulsos e formando ondas que se propagam ao redor da esfera.

E quanto ao barulho esquisito que as gotas emitem, trata-se do vapor preso momentaneamente embaixo delas e que quando se liberta é responsável pelo som peculiar.

 Os pesquisadores acreditam que as conclusões do estudo podem ser usadas para energizar robôs flexíveis no futuro. Aumentar o calor e usar hidrogel poderia fazer o robô se mexer sem um motor inflexível.

Vídeo:

 

Para mais informações sobre o efeito Leidenfrost:

Blogue Engenharia Quimica: Texto explicando o efeito e um vídeo com uma experiência bastante interessante. Presta atenção no som que sai da caneca no final do experimento. Parece um jatinho passando perto de nós. 😀

Vídeo 1: No qual temos gotas caminhando em trajetos feitos por blocos de aço cuidadosamente cortados com ferramentas apropriadas. Dessa forma, são criados pequenos degrais pelos quais a bolhas tocam e aquecem parte de seu corpo, gerando vapor e as impulsionando adiante ao longo de um trajeto.

Vídeo 2: Neste, encontramos a mesma forma de tecnologia utilizada no desenvolvimento do experimento do vídeo anterior, mas, desta vez, o caminho é circular. Vê o que acontece. 🙂

Fontes:

Discover magazine (Texto em inglês)

Hypescience (Tradução em português)

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Davson Filipe é Técnico em Eletrônica, WebDesigner e Editor do Realidade Simulada – Blog que ele próprio criou com propósito de divulgar ciência para o mundo. Fascinado pelas maravilhas do universo, sonha em um dia conhecer a Nasa.