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如何让水煮沸却不冒泡?

疯子精灵王 发表于  2012-09-20 14:35
上图为一颗直径2厘米、经过加热的钢球放入沸水中冷却时产生的反应。左图中的钢球正处于膜沸腾状态,它被蒸汽层所包裹,也可称其为莱顿弗罗斯特效应。右图中的钢球温度下降,从冷却状态变成了泡核沸腾状态。(图:Ivan Vakarelski)

上图为一颗直径2厘米、经过加热的钢球放入沸水中冷却时产生的反应。左图中的钢球正处于膜沸腾状态,它被蒸汽层所包裹,也可称其为莱顿弗罗斯特效应。右图中的钢球温度下降,从冷却状态变成了泡核沸腾状态。(图:Ivan Vakarelski)

想象一下水在沸腾时没有冒泡的景象吧。虽然这种效果此前曾经实现过,但是发表在《自然》杂志上的 一篇论文 指出,即便周围的加热物质开始冷却,一种新的方法仍可以让水保持不冒出气泡。

这种现象基于 莱顿弗罗斯特效应(Leidenfrost Effect) 。埃文斯顿西北大学帕坦卡(Neelesh Patankar)解释道,当滚烫的铁板温度足够高(超过 100 ℃),滴落其上的水珠会四处滚动,而不是发出嘶嘶声迅速沸腾。这是因为高温热源蒸发了足够多的水,从而在水滴周围产生了一个蒸汽层。水滴漂浮在蒸汽层的 “气垫” 上,沸腾时就不会冒泡了。不过,随着热源表面温度逐渐下降,蒸汽层发生破裂,水滴便开始沸腾,引发剧烈的冒泡现象。

在化工厂和核反应堆尤其要注意莱顿弗罗斯特效应,因为在这些场所里,液体水在触碰到高温物质时可能会发生爆炸。但是,研究团队假设,假如沸水与高温物质阻隔的时间足够长,高温物质温度降至水的沸点时蒸汽层仍旧存在,那就不会有爆炸的危险了。

为了对此进行测试,研究人员在钢球表面镀上了一层纳米级的涂层,使其表面纹理粗糙。随后他们把钢球加热到 400 ℃,再将其放入热水中。实验中,热水并没有在灼热的金属周围冒泡,反之,水滴在钢球涂层粗糙的表面凹槽上延展开来,在水滴下面的腔体充满了蒸汽。因此,即便高温钢球的温度降到了 100 ℃,钢球周围的水还是能不受扰动,免于产生泡核沸腾现象。



编译自:《新科学家》,Water-repellent balls make liquid boil with no bubbles
文章题图:来自网络
内文图片:newscientist.com

热门评论

  • 2012-09-20 15:02 扬扬哈

    于是这个帖子的结论是“:在钢球表面镀上了一层纳米级的涂层,使其表面纹理粗糙

    [7] 评论

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全部评论(54)
  • 1楼
    2012-09-20 14:54 小哈日常

    在这之前是怎么杜绝爆炸的?

    [1] 评论
  • 2楼
    2012-09-20 15:02 扬扬哈

    于是这个帖子的结论是“:在钢球表面镀上了一层纳米级的涂层,使其表面纹理粗糙

    [7] 评论
  • 3楼
    2012-09-20 15:25 qcb111

    按一般的恒热流加热方法,只会跳过莱登弗罗斯特点直接烧掉加热元件。。。

    [1] 评论
  • 4楼
    2012-09-20 15:26 lentrody [1] 评论
  • 5楼
    2012-09-20 15:51 吃点饭吧

    最好奇的是.......不让睡冒泡又能怎么样呢?

    [1] 评论
  • 6楼
    2012-09-20 16:12 青枫ncu

    如果加点杂质进去,是不是就暴沸了?

    [1] 评论
  • 7楼
    2012-09-20 16:22 追月连狙

    结论就是: 在物体表面产生一个稳定的不会破裂的蒸汽层

    [0] 评论
  • 8楼
    2012-09-20 16:39 TMA

    定期保养吧

    引用@kastier 的话:在这之前是怎么杜绝爆炸的?
    [0] 评论
  • 9楼
    2012-09-20 21:53 水月神舞
    引用@青枫ncu 的话:如果加点杂质进去,是不是就暴沸了?

    有可能啊,
    http://songshuhui.net/archives/37943

    [0] 评论
  • 10楼
    2012-09-21 03:05 plover [0] 评论
  • 11楼
    2012-09-21 10:38 Tong_gu

    标题的解决方法不是放进微波炉叮吗?

    [1] 评论
  • 12楼
    2012-09-21 12:18 毛骡 金属材料学博士

    这个现象我做出来过。不过不是这样的……我是均匀加热烧杯里的水到沸点,只蒸发不沸腾。当时怎么都找不到解释的途径……跟这里描述的现象一样,但是方式差好远。另外我还实现过“提前6℃沸腾”,虽然重现失败。

    [1] 评论
  • 13楼
    2012-09-21 13:03 残阳里的孤单
    引用@Tong_gu 的话:标题的解决方法不是放进微波炉叮吗?

    在震动或者加入其它东西是还是会沸腾。

    [1] 评论
  • 14楼
    2012-09-21 13:40 ALIENWARE外星人 ALIENWARE官方账号

    画起容嬷嬷的美丽妆容,拿着针指着那壶水:妈的,给我消停点,沸了以后不准冒泡,敢冒泡我就扎你!

    [1] 评论
  • 15楼
    2012-09-21 16:01 Kevin.W

    说实话,真没看懂这文章是讲什么和为了什么而讲

    [1] 评论
  • 16楼
    2012-09-21 17:51 麦田的狐狸

    用微波炉加热 就不会冒泡吧

    [0] 评论
  • 17楼
    2012-09-21 18:35 中村哼

    还没说原why,就说how。。。文章不能这么拿来主义!

    [0] 评论
  • 18楼
    2012-09-21 18:38 太田顺也

    不冒泡我咋知道水开了

    [0] 评论
  • 19楼
    2012-09-21 21:19 civi小明

    原理解释的听起来倒不是太复杂

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  • 20楼
    2012-09-21 21:45 eagle774

    呃,明显标题不合理。不是“如何让水煮沸却不冒泡”,而应该是“如何使水煮沸汽化时不以气泡形式出现”

    PS:好像还是有点不恰当。。。

    [0] 评论
  • 21楼
    2012-09-21 21:51 Sulayman_Hu

    这样一杯水,随便丢进去个什么渣渣,就炸了吧……

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  • 22楼
    2012-09-22 12:19 hey-dy

    硫酸乙醇三比一,混合起来制乙烯,防止暴沸加碎瓷,迅速升温一百七

    [1] 评论
  • 23楼
    2012-09-23 00:19 吩嗪

    原来不是给普通人用的

    [1] 评论
  • 24楼
    2012-09-24 10:10 超级咕咕达

    球与水之间是对流传热,有纳米凹槽的传热块,马上产生了蒸汽层。由于温差很大,传热很快,有凹槽的球接触热阻虽然更大,也可以忽略不计。

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  • 25楼
    2012-09-24 18:23 fulcrum312

    那个图层是啥东西?

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  • 26楼
    2012-09-25 21:09 猪了个去 智能科学专业

    电烙铁600℃烧出来的焊锡也是滚圆滚圆的哦~

    签名:猪头——帅气~~~
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  • 27楼
    2012-09-25 22:06 DrakeXiang

    看到标题想起来的是微波炉加热纯水的情况

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  • 28楼
    2012-09-26 09:41 史瓦西半径

    第一反应是爆沸。。。。

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  • 29楼
    2012-09-26 13:32 REM

    跟液氮在手上来回流动,是一个原理吧?

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  • 30楼
    2012-09-28 12:49 苏烨

    扰动进入时尽量减少对环境的影响 可以广泛应用于物理、化学、经济、政治、人文、维稳.......降低二逼青年的周边影响力

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