为什么不同的喵身上有形色迥异的花纹?

作者: Frions

来源: 中科院物理所

发布日期: 2024-04-05 10:46:19

本文讨论了为什么不同的猫身上有形色迥异的花纹,以及水滴在热锅上滚动的原因。通过解释莱顿弗罗斯特效应和膜态沸腾现象,说明了水滴在热锅上滚动的原因,并介绍了如何利用这一原理制作不粘锅煎蛋。

为什么不同的喵身上有形色迥异的花纹?这是因为水滴底部接触热锅的部分瞬间蒸发形成水蒸气,水滴被上升的蒸气带动,从而像球一样滚动。这种现象统称为莱顿弗罗斯特效应,在工程上叫做膜态沸腾现象。徒手触液氮(液氮温度为零下196℃)也是利用这个原理(注意保持手部足够干燥,笔者不建议尝试!)。

由于锅的温度很高,所以水滴下部的液态水可以迅速蒸发,形成一层水蒸气薄膜从而托举住上面的液滴,同时这层水蒸气的传热系数比较小,阻止了剩下液滴的蒸发,从而使得上层液滴部分保留下来。这层蒸汽膜使得液滴与锅之间没有摩擦力,因此能顺畅的滑动。可以用这个原理做不粘锅煎蛋,先将锅烧到足够热,然后在不加油的情况下直接打入鸡蛋,水蒸气薄膜会托举着鸡蛋不粘到锅底上,煎蛋可以在锅中随着锅的倾斜角度而来回滑动直到煎熟。

而不够热的锅因为其温度无法使得液滴瞬间蒸发,所以不能形成稳定的水蒸气薄膜层。又因为一般的锅的表面对于水是浸润的,因此水滴会在锅的表面扩散开来,只会被烧干而不能形成滑动的水珠。浸润是指液滴会在固体表面铺展开来,就是水珠挂壁。与之相对的概念是不浸润,是指水滴在荷叶上的滚动行为。

有些场景下会用一些特殊的表面处理工艺做出不浸润的表面,这种表面的性质叫疏水性,不粘锅就是把锅的内表面做了特殊处理后变成疏水表面,形成不粘的特性。

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