Сфероидальное состояние жидкости

Определение "Сфероидальное состояние жидкости" в словаре Брокгауза и Ефрона

Сфероидальное состояние жидкости — название для той особой формы, которую принимает масса жидкости на поверхности твердого или жидкого тела, имеющего температуру выше температуры кипения означенной жидкости. Если, напр., на горизонтальную раскаленную металлическую поверхность опустить несколько капель воды, то вода не расплывется тотчас по пластинке и не испарится мгновенно, но примет форму довольно быстро движущейся по пластинке сплющенной и не смачивающей металла капли (сфероида) с колеблющимися краями; жидкость капли при этом довольно медленно испаряется. По мере охлаждения пластинки движение капли и колебание краев ее становятся более медленными и при некоторой температуре совершенно прекращаются. При дальнейшем охлаждении движение капли возобновляется, становится неправильным и порывистым, и наконец при некоторой температуре, более высокой, чем температура кипения жидкости, капля со взрывом испаряется. В той же последовательности эти явления происходят со всеми жидкостями независимо от характера нагретой поверхности, будет ли она поверхностью твердого тела или поверхностью жидкости, на которой данная жидкость может плавать (напр. капли серного эфира на поверхности воды, нагретой выше 50°). Явление С. состояния, известное очень давно, более подробно описано было в первый раз Лейденфростом (1756), отчего часто и называется "явлением Лейденфростовым". Дальнейшие исследователи внесли мало нового в изучение С. состояния до 1836 г., когда Бутиньи подверг его многостороннему исследованию, результаты которого изложены в любопытной книге (Boutigny, "Etude sur les corps à l'état sphé roidal", 3 изд., Париж, 1857); ему же принадлежит название "С. состояние". Хотя теоретические воззрения Бутиньи не могут быть признаны справедливыми (он объяснял явление отталкивательной силой тепла, полагал, что имеет дело с новым, четвертым состоянием тел, и приписывал С. состоянию преувеличенное значение в явлениях природы), заслугой его является то, что он снова обратил внимание на изучение С. состояния, в значительной мере разъясненного затем трудами Колли (1871), Гезехуса (1876), Кристенсена (1888) и других. Опыты этих ученых показали следующее: при некоторой средней температуре нагретой поверхности, когда жидкий сфероид совершенно спокоен, непосредственного соприкосновения между жидкостью и нагретой поверхностью не существует; сфероид покоится как бы на подушке из пара той жидкости, из которой он состоит. Пар этот образуется вследствие нагревания нижней поверхности капли лучеиспусканием от нагретой пластинки и теплопроводностью через слой пара; образующийся при этом пар равномерно вытекает из-под капли. Толщина слоя паров достигает 0,05—0,25 мм и растет с повышением температуры; непосредственные опыты показали, что упругость пара при данных условиях как раз равна той, которая необходима, чтобы поддерживать жидкую каплю над пластинкой. При более высоких температурах упругость пара больше необходимой, и потому капля подбрасывается, движется и дрожит, принимая иногда звездчатую форму; при этом происходят неправильно-прерывающиеся прикосновения жидкости к нагретой поверхности. Те же прикосновения и дрожания капли происходят и при низких температурах, когда упругость пара слишком мала, чтобы поддерживать сфероид. Капля жидкости, опущенная на раскаленную поверхность, быстро нагревается; окончательная температура ее всегда на несколько градусов ниже температуры кипения; так, напр., температура водяной капли обыкновенно около 95—97° Ц. Наименьшая температура поверхности, на которой жидкость может принять С. состояние, всегда значительно выше температуры кипения ее; для воды, напр., она не ниже 140° Ц. С. состоянием жидких тел объясняются многие явления, напр. возможность опустить безнаказанно руку в жидкость весьма низкой температуры, напр. в жидкий воздух, кипящий около —190° Ц., или возможность опустить на мгновение влажную или смоченную эфиром руку в жидкость весьма высокой температуры, напр. расплавленное олово и даже чугун. В первом случае рука является относительно жидкости очень горячим телом и предохраняется от соприкосновения с жидкостью слоем пара данной жидкости (напр. воздуха); во втором случае влага руки, испаряясь, образует как бы перчатку из пара, охватывающую руку и не допускающую соприкосновения с расплавленным металлом. С. состояние является, вероятно, также одной из причин неожиданных взрывов паровых котлов. В сильно нагретом котле вода может принять С. состояние и медленно испаряться; если теперь по какой-либо причине стенки котла охладятся и вода коснется их, то может произойти внезапное превращение в пар огромного количества воды и сильное повышение давления, влекущее за собой разрыв котла. Подробнее о С. состоянии см., кроме книги Бутиньи, еще Н. Гезехус, "Применение электрического тока к исследованию сфероидального состояния жидкостей" (СПб., 1876; также "Журнал Русс. физ.-хим. общ." за 1875 г.).

А. Г.