一堆鸡蛋放锅里煮,就会因为瑞利-贝纳尔对流而形成蜂巢般的六边形结构?

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8个答案
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fengfeixue0219植物分子生物学博士

2014-08-03 21:47

呃,怎么说呢....放了鸡蛋的水,无法证明这是由于瑞利-贝纳尔对流形成的。事实仔细观察可以看出,更多的只是鸡蛋之间的空隙处发生的对流所致了。

所谓瑞利-贝纳尔对流,实际上是一种自组织模式。即符合一定条件的流体,随着下部被加热,当超过一定阈值时,稳定的热传导会被不稳定的对流模式取代,并自发的形成正六边形蜂窝状的对流样式。在六边形的中心流体受热而上升,而在六边形的边处流体冷却而下降。



通常在形成瑞利-贝纳尔对流模式的时候,每个蜂窝状“细胞”的直径,和其厚度是接近的。如果过厚,这种对流图样并不稳定,当然如果液体较为粘稠时,长径比可以变大。

生活中可以观察到很多瑞利-贝纳尔对流图样。例如太阳的米粒组织就是一种瑞利-贝纳尔对流形成的结构。


岩浆形成的玄武岩柱也是瑞利-贝纳尔对流形成的:


饭桌上也能看到瑞利-贝纳尔对流,比如用较浅的锅,在底面均匀加热较为浓稠的米汤等时候也能看到类似的图样。此外较为浓稠的汤在静置一段时间待表面冷却而下部还是热的时候,也会形成这种图样:



当然,回到开始煮鸡蛋的问题上。这实际上和对流关系不大,而和鸡蛋的排布关系较大。在LZ的例子中,鸡蛋密集的沉在水底,这实际上构成了一个近似的球体二维最密堆积。而球体的二维最密堆积形成的空隙也是类似六边形的。加热的液体从空隙处上升,形成了类似瑞利-贝纳尔对流的样子,但实际上已经和这种自组织行为没有什么直接关系了。

左边是二维最密堆积,右边是一种三维堆积。

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其实我觉得气泡只能从鸡蛋们的间隙中冒出,而鸡蛋排列的时候,由于刚好是铺平的,所以会形成这样的图案,如果是差不多满满的一锅,就不会有的。为什么我会知道,因为我煮过。

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支持者: prelive

放鸡蛋到底影不影响对贝纳德元胞的认定呢?
我认为应该是不影响,瑞利-贝纳尔对流指的应该是因为梯度温差形成的有序对流吧?现实中,任何底面都不是完全规则的,大气尺度下的贝纳德元胞也同样是要受到地形的影响。所以鸡蛋的存在不妨碍这个现象的产生。图示中的贝纳德元胞非常不规则。


另外根据维基提供的公式:

http://en.wikipedia.org/wiki/Bénard_cell

瑞利数不是应该和高度成正比吗?也就是说液面越高越容易发生瑞利-贝纳尔对流。

@水军大嘟嘟 @xburke

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冰火梦幻信息与计算科学学士,算法控,AI爱好者

2014-08-04 13:07

为何鸡蛋是白色的……已经破掉了吗

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断线的傀儡风力发电设备专业学生

2014-08-04 08:40

核电站冷却器好像有这种形状

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一次煮这么多蛋得吃多久啊~

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big_brother各种非专业爱好者

2014-08-04 14:37

玄武岩柱很漂亮

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