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Você conhece o “Efeito Leidenfrost”? É o nome atribuído à capacidade de substâncias líquidas se moverem em superfícies quentes sem evaporar. Isso já foi observado incontáveis vezes, mas um paper recente publicado por cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) busca explicar esse efeito de forma prática.
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O efeito Leidenfrost fica mais simples de entender quando usamos como exemplo um episódio da série “Mythbusters” (“Caçadores de Mitos”, no Brasil). Em 2009, o apresentador Adam Savage molhou as mãos em água e as mergulhou — ainda que brevemente — em chumbo derretido, sem que nenhum dano lhe ocorresse. Veja o vídeo abaixo:
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Explicando: quando gotas de uma substância líquida caem sobre uma superfície que está bem mais quente que seu ponto de ebulição, ao invés de evaporar rapidamente, esse líquido meio que “caminha”.
Isso se dá pelo fato de uma pequena nuvem de vapor se formar entre o ponto de contato do líquido com a superfície quente, agindo como um “colchão”. O interessante é que esse efeito também possui um desequilíbrio térmico que funciona como mecanismo de propulsão — em outras palavras, não apenas o líquido se manterá líquido, como ele também vai “rolar” pelo local, não muito diferente de uma roda (inclusive, a “roda de Leidenfrost” é um nome atribuído a esta parte).
Voltando ao MIT, a equipe por trás do novo paper — o engenheiro mecânico Kripa Varanasi e seu estudante de graduação Victor Julio Leon — buscou estabelecer um uso mais prático desse efeito, conduzindo um experimento que envolveu despejar gotas bem pequenas de água (algo entre 10 e 100 microns de espessura) protegidas por uma camada fina oleosa em uma superfície bastante quente.
A expectativa era a de que o conjunto se movesse bem devagar, já que a viscosidade do óleo é cerca de 100 vezes maior que a da água (e isso aumenta a fricção com a superfície). O resultado, no entanto, foi o oposto, com ele se movendo bem mais rápido do que se fosse apenas a água protegida por vapor.
“Nós ficamos surpresos em vários níveis em relação ao que aconteceu, já que o efeito foi completamente inesperado”, disse Varanasi. “É uma resposta relativamente complexa para algo aparentemente muito simples, mas o conjunto realmente criou essa propulsão acelerada”
Ao analisar os próprios resultados, os especialistas concluíram que uma fina “capa” se formou ao redor das gotas. Conforme as gotas esquentavam, bolhas de vapor se formaram entre a água e o óleo, formando uma trilha que serviu para empurrar o conjunto em uma determinada direção. As bolhas também se formavam mais rápido do que a transferência de calor entre a superfície e as substâncias, permitindo que elas se mantivessem íntegras por mais tempo.
Com base nas conclusões, Varanasi e Leon afirmam no paper que as descobertas trazem aplicações práticas: a micro robótica, por exemplo, envolve o revestimento de partes em camadas oleosas, e o mesmo pode ser dito de processos de derretimento de gelo em sistemas complexos ou a limpeza e remoção de depósitos porosos (como máquinas em áreas litorâneas, que acumulam sal). Tudo isso pode se beneficiar desse tipo de processo.
As informações do estudo foram publicadas no jornal Physical Review Letters.
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