Mecânica

Como ferver água de forma mais eficiente

Como ferver água de forma mais eficiente
A demonstração feita pela equipe mostra as bolhas saindo precisamente de pontos específicos, que lembram píxeis de uma "tela" que forma imagens com bolhas. [Imagem: Chang-Ho Choi - 10.1038/srep23760]

Bolhas da fervura

As bolhas que se formam e sobem a partir do fundo de uma vasilha com água fervendo são frequentemente citadas como exemplo nos estudos da teoria do caos.

Talvez seja necessário procurar outros exemplos, uma vez que Chang-Ho Choi e seus colegas da Universidade do Estado do Oregon, nos EUA, conseguiram domar com precisão essas bolhas e seu movimento aparentemente insano.

A estrutura de demonstração construída pela equipe mostra as bolhas saindo precisamente de pontos específicos, que lembram píxeis de uma "tela" que forma imagens com bolhas.

A possibilidade de controle preciso sobre a fervura deverá ter impacto em uma ampla gama de aplicações, das caldeiras industriais e usinas termoelétricas até a dissipação de calor em equipamentos eletrônicos.

Isto porque a superfície nanoestruturada que controla as bolhas da fervura poderá ser utilizada de duas maneiras: para produzir vapor de forma mais rápida e com menor consumo de energia, para uma caldeira ou um ferro de passar roupas, por exemplo, ou para retirar calor mais rapidamente de uma superfície, de um processador de computador, por exemplo.

Fluxo de calor

Embora outras equipes já venham utilizando a nanotecnologia para fazer a água ferver com menor energia há algum tempo, a nova abordagem constrói as superfícies de forma mais simples usando uma técnica piezoelétrica empregada na impressão jato de tinta.

Primeiro são criados pontos hidrofóbicos (que repelem água) sobre uma superfície, e então é depositado sobre a mesma superfície uma camada hidrofílica (que atrai água) de óxido de zinco - a camada nanoestruturada de óxido de zinco só adere na área fora dos pontos hidrofóbicos.

Ao controlar tanto a estrutura hidrofóbica quanto a hidrófila do material, a formação das bolhas pode ser controlada com precisão e manipulada para gerar o efeito necessário para cada aplicação.

Segundo a equipe, a técnica permite controlar os processos de ebulição e de condensação, bem como os locais de nucleação das bolhas, início e frequência de emissão das bolhas, coeficiente de transferência de calor e fluxo crítico de calor.

Bibliografia:

Large-scale Generation of Patterned Bubble Arrays on Printed Bi-functional Boiling Surfaces
Chang-Ho Choi, Michele David, Zhongwei Gao, Alvin Chang, Marshall Allen, Hailei Wang, Chih-hung Chang
Nature Scientific Reports
Vol.: 6, Article number: 23760
DOI: 10.1038/srep23760




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