液氮的溫度極低,對人體來說,幾乎是高溫環(huán)境。同樣地,通過利用萊頓弗羅斯特效應(yīng),人體也能夠在液氮中觸摸而不受傷害。熔巖通常在900-1200攝氏度之間,甚至高達(dá)1400攝氏度;而液氮的溫度則在零下196攝氏度至零下210攝氏度之間。盡管這些物質(zhì)的溫差極大,但我們可以用手觸摸它們卻不會(huì)受傷,通過一個(gè)實(shí)驗(yàn),深入探索其中的奧秘。
當(dāng)我們在熱鍋中加入少量水時(shí),會(huì)觀察到水滴在鍋中形成水珠,不斷地滾動(dòng),這現(xiàn)象被稱為萊頓弗羅斯特效應(yīng)。
這一效應(yīng)是由科學(xué)家萊頓弗羅斯特發(fā)現(xiàn)的。他在一個(gè)熾熱的鐵勺上滴了一滴水珠,令人驚奇的是,水珠竟然懸浮在空中,持續(xù)了30秒之久。
眾所周知,水的沸點(diǎn)是100攝氏度。當(dāng)溫度達(dá)到100攝氏度時(shí),水開始沸騰,形成水蒸氣。然而,當(dāng)溫度繼續(xù)升高時(shí),水珠與容器接觸的部分會(huì)迅速沸騰,釋放出水蒸氣。這層蒸汽可以阻隔水珠與高溫容器表面的直接接觸,使得水珠懸浮在空中。由于水蒸氣的傳熱速度較液體慢,同時(shí)還能夠減緩水珠吸收容器表面的熱量,從而降低了水的沸騰速度,保持了水珠的液態(tài)狀態(tài)。
正因?yàn)槿绱耍?dāng)水滴與炙熱的鐵勺接觸時(shí),在底部會(huì)迅速形成一層蒸汽層,將水滴與鐵勺隔離開來,從而實(shí)現(xiàn)水滴的懸浮。這個(gè)現(xiàn)象說明,當(dāng)液體遇到極高溫度時(shí),會(huì)形成一層絕緣的氣態(tài)保護(hù)層,使液體能夠懸浮。
同樣的道理也適用于挑戰(zhàn)徒手觸摸熔巖。如果要嘗試這項(xiàng)挑戰(zhàn),你需要先濕潤你的手掌。由于萊頓弗羅斯特效應(yīng),熔巖的高溫不會(huì)迅速傳遞到你的手掌表面。只要不長時(shí)間接觸,手部就能完好無損。
這個(gè)實(shí)驗(yàn)告訴我們,科學(xué)世界充滿了奇妙的現(xiàn)象和原理。通過科學(xué)的解析,我們能夠更好地理解這個(gè)世界,也更深入地認(rèn)識(shí)到其獨(dú)特之處。