Gotas saltarinas

Es interesante ver como una simple sartén de cocina puede hablarnos de sistemas caóticos, de tensión superficial y de la gravedad con la ayuda de una gota de agua. El experimento es tan sencillo que seguro que la mayoría lo habéis hecho aunque sea de forma involuntaria. Dejar caer una gota de agua sobre una sartén caliente y, en muchas ocasiones, la gota comenzará a saltar y moverse violentamente por su superficie.

Es el llamado efecto Leidenfrost  que, en el caso del agua, se produce sobre una superficie que se encuentre entre 200 – 300 grados  centígrados. Una explicación simplificada es que parte del agua se evapora en contacto con la superficie formando una capa de vapor. La tensión superficial atrae al resto de moléculas formando una gota cuyas características dependen del líquido y de la superficie. Y la gravedad, además de afectar a la forma de la gota, la mantiene pegada a la superficie evitando que salga disparada como un cohete. Así que el vapor solo puede escapar por los bordes, provocando el movimiento caótico de la gota en dirección contraria.

¿Y porque no se evapora todo el agua de golpe? Esto es debido a que el vapor tiene una capacidad de transmisión de calor relativamente baja a esas temperaturas. En el grafico podemos ver como varia en función de la temperatura de la superficie de contacto. Poco antes de los 100 grados comienza a disminuir alcanzando un mínimo entre 200 a 300 grados. Es un efecto que puede ser muy peligroso. Por ejemplo en unintercambiador de calorpodría ir aumentando de temperatura y disminuyendo la transmisión de calor hasta provocar graves daños en el aparato. 


Hace unos meses, el efecto Leidenfrost se hizo popular cuando unos investigadores de la universidad de Oregón descubrieron la forma de utilizar el movimiento de las gotas de líquido para refrigerar superficies calientes como los microprocesadores de un ordenador. Para ello utilizaron una superficie con un perfil similar al de una sierra que lo que “dirigía” la salida de vapor y por tanto el movimiento de la gota. 



Hay más información en la página del grupo de investigación  que lo descubrió. Debajo podéis ver un video muy cortito de cómo funciona.





Os recomiendo ver esta imagen más detallada elaborada por el New York Times , explicando el efecto y sus aplicaciones En esta otra dirección puede encontrarse una colección de videos a cámara lenta sobre el movimiento de diferentes fluidos como agua o nitrógeno liquido. 


Como veis es una forma divertida, aunque probablemente muy ineficiente, de convertir directamente calor en movimiento. Y como sistema de refrigeración tiene la ventaja de que no necesita bombas ni elementos móviles. Un poco de ingenio y la leyes de la física hacen todo el trabajo.