生活小常识 问答 莱顿弗罗斯特效应,水滴汽化时居然会产生水膜保护

莱顿弗罗斯特效应,水滴汽化时居然会产生水膜保护

二百多年前德国物理学家莱顿弗罗斯特对生牛肉丝倒在滚烫的铁板上“哧哧”“哧哧”作响的情景进行了研究,1756年莱顿弗罗斯特发表了关于水滴在高温表面上所发生的奇怪现象的报告。莱顿弗罗斯特效应又称为莱顿弗罗斯特现象,又译作李登弗斯特作用、赖登福现象,
莱顿弗罗斯特想过观察发现,一滴小小的水滴当被滴落在烧红的铁勺上时,它的汽化过程竟然长达30秒钟。但是奇怪的是第二滴的汽化只延续10秒,以后落下去的水滴只保留1〜2秒就被汽化了。这种现象就被称为莱顿弗罗斯特效应。

莱顿弗罗斯特效应,水滴汽化时居然会产生水膜保护

在1732年为赫尔曼·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,并书于《论普通水的性质》(A Tract About Some Qualities of Common Water)一文之中。当液体接触一块远超其沸点的物件时,液体表面会产生出一层有隔热作用的蒸气,令液体沸腾的速度大大减慢。

1956年莱顿弗罗斯特效应的论文引起了大家的兴趣,有一位美国中学生罗克萨尔;1978年,他以《气液滴落到灼热表面弹起时发生的莱顿弗罗斯特现象的理论》的论文,获得了美国第37届科学人才选拔赛第8名。

经过研究,莱顿弗罗斯特现象被认为是当笫一滴小水滴落到灼热金属表面时,由于弹性作用它会向上反弹,同时在接触高温表面的一瞬间,水滴表面一薄层被迅速汽化,形成了一个厚约0.1毫米的蒸气层。这层蒸气一方面支持住小水滴,使之悬浮在金属板上,另一方面又起了绝热作用,使金属表面的热量不能很快传递给水滴,从而延缓了整个水滴的汽化过程。当第二滴水滴落到金属表面时,由于白然冷却和第一滴水的冷却作用,表面温度已没有最初时那么高了,因此,第二滴水滴表而的水蒸气层就没有那么厚。由于水蒸气的导热性能比水要差很多,所以水蒸气层的厚薄对水滴的汽化影响很大。第二滴水表面的水蒸气层较薄,所以它的汽化就加快了,以后落下去的水滴表面的水蒸气层更薄,所以它们的汽化更快。

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