Leidenfrost-Effekt

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Kochender Wassertropfen auf heißer Herdplatte schwebt durch einen Dampffilm berührungslos darüber.

Mit dem Leidenfrost-Effekt; auch Leidenfrost-Phänomen genannt, ist der Effekt der auf heißem Untergrund springenden ("tanzenden") Tropfen gemeint, den Johann Gottlob Leidenfrost beschrieben hat.

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Dieses Phänomen wurde erstmals von Leidenfrost in Duisburg erforscht und wird in der Schrift De Aquae Communis Nonnullis Qualitatibus Tractatus 1756 beschrieben. Die Schrift selbst fußt dabei auf der antiken, Empedokles (oder Aristoteles) zugeschriebenen Vier-Elemente-Lehre (Feuer, Wasser, Luft und Erde) und intendiert, die Herstellung von Erde aus Feuer und Wasser zu belegen. Vermutlich „gelang“ Leidenfrost dieses Experiment, da er die gelösten Salze des harten Duisburger Wassers ausdampfte.

Noch heute wird, wenn auch wissenschaftlich erklärt, mit dem Leidenfrost-Effekt ein physikalischer Effekt beschrieben, der die "Verzögerte Stoffumsetzung", also die zeitlich gedehnte Änderung des Aggregatzustandes, meint. Dieser Effekt kann leicht bei einer heißen Herdplatte beobachtet werden, auf die man einen Tropfen Wasser fallen lässt. Ist die Temperatur der Oberfläche hoch genug, um eine rasche primäre Verdampfung zu erreichen, so tanzt der Wassertropfen auf einem Dampfpolster, der ihn vor der direkten Wärmeübertragung isoliert. Der Dampf ist unter dem Wassertropfen gefangen und entweicht nur langsam. Gleichzeitig entsteht neuer Wasserdampf, und der Tropfen gleitet über dem heißen Material ähnlich wie die Hovercraft-Fahrzeuge. Diese gasförmige Schutzschicht entsteht auch bei flüssigem Stickstoff, wenn dieser auf Gegenstände mit Zimmertemperatur trifft.

Durch den Leidenfrost-Effekt ist es möglich, sich flüssigen Stickstoff (-196°C) gefahrlos über die Hand laufen zu lassen oder die Hand für einen Augenblick einzutauchen. Es muss sichergestellt sein, dass der Stickstoff überall ablaufen kann und sich nicht in Mulden sammelt. Ein anderer sehr spektakulärer Effekt, bei dem der Leidenfrost-Effekt angeblich vor Verbrennungen schützen soll, aber tatsächlich keine Rolle spielt, ist das Laufen über glühende Kohlen.

Dass manche Arbeiter in Metallgießereien die angefeuchtete Hand kurzzeitig in geschmolzenes Gusseisen oder Bronze eintauchen können, ohne sich zu verbrennen, beruht ebenfalls auf der Bildung einer isolierenden Dampfhülle um die Hand. Von einem ungeübten Nachahmen sollte man aber absehen.