全國中小學科展

微結構下的魔術師 ──萊頓佛斯特的溫度效應The study of Leidenfrost effect on micro structure surface by using frequent water droplet.

科展類別
全國中小學科展作品
屆次
第61屆--民國110年
科別
物理與天文學科
學校名稱
新北市立丹鳳高級中學
指導老師
詹堯舜;陳年謀
作者
莊皓亘;蔡宇綸
關鍵字
萊頓佛斯特效應,微結構,動力學

摘要或動機

leidenfrost effect”是水滴能在熱表面產生蒸氣層並隨機跳動。我們便設想利用此特殊蒸氣層達到讓水滴往固定方向前進,甚至優化其加速結構。 我們設計 (角度θ=30°、45°、60°)×(高度h=1.0 mm、1.5 mm、2.0 mm)共9種具數學意義的微結構。測量微結構在(160°C -350°C)溫度下水滴的速度、生命週期,並獨創「珠光粉慢動作攝影」研究形變、熱流。 我們提出未有文獻紀錄的空腔體積、有效接觸面、水滴外部形變機制、內部熱流循環等機制。利用上述資訊建構運動模型,發現θ=60°、h=1.0 mm水滴有最快的速度。且發現高溫段(表面溫度≥300℃),任何微結構,生命週期差距都極小。我們獨創性提出水滴在微結構下“leidenfrost effect”數學模型,理論值與數據吻合,成功解釋水滴的運動機制。


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