水往高处“走”

来源: 《科学世界》

发布日期: 2014-03-18 09:53:00

莱顿弗罗斯特现象是指液体接触远超其沸点的物体时,液体表面会产生一层有隔热作用的蒸气,令液体沸腾的速度大大减慢。这种现象在日常生活中有多种应用,如预热锅时判断温度,以及在传统过火仪式中保护参与者不受烫伤。

视频中的现象,被称作莱顿弗罗斯特现象:当液体接触远超其沸点的物体时,液体表面会产生一层有隔热作用的蒸气,令液体沸腾的速度大大减慢。莱顿弗罗斯特现象于1732年由赫尔曼·布尔哈夫首次发现,其后在1756年,德国医生约翰·戈特洛布·莱顿弗罗斯特作出更深入的研究。在现实生活中,当把水滴落在滚烫的铁板上,假若铁板的温度仅高于水的沸点(100°C),水会发出嘶嘶声并迅速沸腾。

但当铁板到达莱顿弗罗斯特点时,水便会产生莱顿弗罗斯特现象。水珠会在铁板四处滚动,并缓慢地逐渐蒸发,反而令水珠可以存活更久。在莱顿弗罗斯特现象下,水珠中跟铁板接触的部分会迅速沸腾形成水蒸气,与此同时水珠尚保持液体的状态,由于水蒸气的传热比液体水慢得多,蒸气层阻隔水直接接触滚烫铁板并大大降低水滴沸腾的速度。

水的莱顿弗罗斯特点会随着水中含有的杂质、滚烫物件的材质、水的温度等而改变,水在平底锅的莱顿弗罗斯特点为约193°C。厨师在预热锅时,只要滴几滴水看会否形成水珠,便可得知锅是否够热。在传统的过火仪式,参加者会先沾湿双脚,由于莱顿弗罗斯特现象令水不会快速升温,使得热不容易传到人们的脚,即使人们走在火堆之上,只要不长时间接触炭火,也不易被烧得火红的炭火烫伤。

另外,依照莱顿弗罗斯特现象的原理,液态氮会在手上迅速沸腾并形成隔热层,防止手冻伤,因此便可徒手触摸液态氮。《流言终结者》亦曾在节目中利用莱顿弗罗斯特现象,尝试把手沾湿后放进烧熔的铅里。(以上实验为专业实验,请勿模仿)

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