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徒手拍上千度钢水竟毫发无伤?这不是超能力,是科学在玩魔术!

ant:莱顿弗罗斯特效应可以徒手拍干度钢水?

把手伸进沸水里你会品尝到地狱的滋味,但如果你用冷水将双手打湿,再拍向温度高达上千摄氏度的钢水,这时你却发现自己的手毫发无损,这就是神奇的莱顿弗罗斯特效应。

事情要从1756年说起,德国医生莱顿弗罗斯特发现一个奇妙的现象,他不小心在一把烧得通红的铁勺上滴了一滴水,按照常识这滴水应该瞬间蒸发,但奇怪的事情发生了,水珠反而在铁勺表面跳起了舞,持续了整整30秒才消失。

这个违反直觉的现象让莱顿弗洛斯特陷入了沉思,为什么水滴在接触远超沸点的表面时反而蒸发得更慢?答案就藏在一层看不见的气垫里。当液体接触远超沸点的超高温表面时,接触部分会瞬间汽化,形成一层蒸汽膜,就像给物体穿了件隔热衣,这层膜能把温度牢牢挡在外面。

这是因为水的导热系数是0.6,而水蒸气的导热系数仅0.024,足足差了25倍,相当于冬天的羽绒服、羽绒间的空气层隔热,就把冷空气隔绝在了外边,而且这层膜还专程锁死了高温度,太低就形成不了。

以水为例,水的沸点是100°C,但要形成这层膜需要触碰至少193°的物体,如果达不到这个温度,水珠只会直接沸腾冒泡。有意思的是在莱顿弗罗斯特点之上,当其他条件不变时,物体温度越高蒸汽膜的稳定性越强。

当物体温度从220°C升到1000°C,蒸汽膜的存在时间会从0.05秒延长到0.2秒,也就是说摸钢水反而比摸一口烧红的铁锅更安全,这短短的时间足够专业的工人全身而退。

但千万不要以为掌握了原理就能玩了,因为接触的时间必须控制在0.1秒内,角度稍有偏差就会造成三级烧伤。而且如果高温物体表面不平整,有凹陷或者裂缝,蒸汽膜就会在这些地方漏气,热量就会烫伤皮肤。而如果液体太少,蒸汽膜没形成就蒸发完了,同样也是一场灾难。科学原理从来不是投机取巧的工具,当然现实中这效应也离我们挺近的。炼钢工人的防烫手套表面涂了一层特殊材料,遇高温会汽化形成蒸汽膜,隔热效果比普通手套好3倍。

像我们不粘锅的涂层,其实也利用了类莱顿弗罗斯特效应,让食物不会粘在锅上。而且莱顿弗罗斯特效应不光能防高温,还能防低温。把-196°C的液态氮倒在手上,只要快速晃动,液氮会瞬间汽化形成气体膜不会冻伤。但如果静止不动气体膜破了,液氮会直接冻住皮肤。

有人可能会问,那冰接触高温会不会有这效应?还真有。当冰块接触1000°的铁板,冰块表面会瞬间融化成水,水再汽化形成蒸汽膜,冰块就会在铁板上跳舞,直到蒸汽膜消失才会快速融化。

说到底莱顿弗罗斯特效应不是高温免疫,而是蒸汽隔热,核心是快速相变形成保护膜。它有明确的温度条件和适用范围,绝不是普通人能随便模仿的。那些徒手拍钢水的工人也不是超人,是掌握了科学原理并经过专业训练的技术人员。科学的魅力就在于既能解释不可思议的现象,也能教会我们敬畏危险。

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