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萊頓弗羅斯特效應,水滴汽化時居然會產生水膜保護

1662 人參與  2018年09月04日 16:23  分類 : 科學百科  評論

二百多年前德國物理學家萊頓弗羅斯特對生牛肉絲倒在滾燙的鐵板上“哧哧”“哧哧”作響的情景進行了研究,1756年萊頓弗羅斯特發(fā)表了關于水滴在高溫表面上所發(fā)生的奇怪現(xiàn)象的報告。萊頓弗羅斯特效應又稱為萊頓弗羅斯特現(xiàn)象,又譯作李登弗斯特作用、賴登?,F(xiàn)象,
萊頓弗羅斯特想過觀察發(fā)現(xiàn),一滴小小的水滴當被滴落在燒紅的鐵勺上時,它的汽化過程竟然長達30秒鐘。但是奇怪的是第二滴的汽化只延續(xù)10秒,以后落下去的水滴只保留1?2秒就被汽化了。這種現(xiàn)象就被稱為萊頓弗羅斯特效應。

萊頓弗羅斯特效應,水滴汽化時居然會產生水膜保護

在1732年為赫爾曼·布爾哈夫首次發(fā)現(xiàn),其后在1756年,德國醫(yī)生約翰·戈特洛布·萊頓弗羅斯特作出更深入的研究,并書于《論普通水的性質》(A Tract About Some Qualities of Common Water)一文之中。當液體接觸一塊遠超其沸點的物件時,液體表面會產生出一層有隔熱作用的蒸氣,令液體沸騰的速度大大減慢。

1956年萊頓弗羅斯特效應的論文引起了大家的興趣,有一位美國中學生羅克薩爾;1978年,他以《氣液滴落到灼熱表面彈起時發(fā)生的萊頓弗羅斯特現(xiàn)象的理論》的論文,獲得了美國第37屆科學人才選拔賽第8名。

經過研究,萊頓弗羅斯特現(xiàn)象被認為是當笫一滴小水滴落到灼熱金屬表面時,由于彈性作用它會向上反彈,同時在接觸高溫表面的一瞬間,水滴表面一薄層被迅速汽化,形成了一個厚約0.1毫米的蒸氣層。這層蒸氣一方面支持住小水滴,使之懸浮在金屬板上,另一方面又起了絕熱作用,使金屬表面的熱量不能很快傳遞給水滴,從而延緩了整個水滴的汽化過程。當?shù)诙嗡温涞浇饘俦砻鏁r,由于白然冷卻和第一滴水的冷卻作用,表面溫度已沒有最初時那么高了,因此,第二滴水滴表而的水蒸氣層就沒有那么厚。由于水蒸氣的導熱性能比水要差很多,所以水蒸氣層的厚薄對水滴的汽化影響很大。第二滴水表面的水蒸氣層較薄,所以它的汽化就加快了,以后落下去的水滴表面的水蒸氣層更薄,所以它們的汽化更快。

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