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        肥皂泡破裂產(chǎn)生2萬(wàn)度的高溫?和表面張力有什么關(guān)系?

        來(lái)源:華箋流香 瀏覽 2346 次 發(fā)布時(shí)間:2021-05-24

        說(shuō)起肥皂泡,我們自然會(huì)想起小時(shí)候玩的游戲,用肥皂水吹出彩虹般的泡泡。


        它們并不會(huì)在空氣中存在很久,過(guò)一段時(shí)間就會(huì)破裂,而這些破裂確實(shí)會(huì)產(chǎn)生瞬間高溫。

        肥皂泡之所以能夠被吹起來(lái),是因?yàn)樵谒谢烊肓吮砻婊钚詣1砻婊钚詣┑淖饔闷茐牧怂谋砻鎻埩Γ屗梢岳蓸O薄的膜,這些膜就構(gòu)成了肥皂泡的表面。


        肥皂泡非常非常的薄,根據(jù)科學(xué)家們的測(cè)定,肥皂泡的厚度從1000納米到10納米不等。


        相比較之下,病毒的直徑大小是100納米左右。


        泡的厚度正好覆蓋可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍,所以在肥皂泡的表面,光會(huì)出現(xiàn)衍射和干涉現(xiàn)象,讓肥皂泡的表面呈現(xiàn)出五顏六色的光芒。

        》肥皂泡的破裂如何產(chǎn)生高溫。


        我們知道一個(gè)水分子是非常非常小的,也是非常非常輕的。所以肥皂泡破裂以后。它的能量會(huì)瞬間以水分子的動(dòng)能形式表現(xiàn)出來(lái)。


        溫度是和分子的動(dòng)能有關(guān)系的,這就是造成了肥皂泡破裂以后會(huì)出現(xiàn)超高溫的情況。


        泡泡的能量是我們?cè)诖捣试砼莸臅r(shí)候由空氣的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成的表面張力的勢(shì)能。


        破裂的一瞬間,這些勢(shì)能會(huì)被瞬間釋放了出來(lái)。總能量雖然非常小,但是分配到水分子上的單位能量卻非常的高。

        我們所能夠感知的溫度實(shí)際上是分子平均動(dòng)能的表現(xiàn)。


        在300開(kāi)爾文的時(shí)候,也就是27攝氏度的時(shí)候,分子的平均運(yùn)動(dòng)速度是400米每秒。


        而當(dāng)溫度達(dá)到1200開(kāi)爾文的時(shí)候,也就是927℃的時(shí)候,分子的運(yùn)動(dòng)速度增加了兩倍達(dá)到了800米每秒。


        由此可以看出來(lái),速度每增加一倍,溫度以平方比增加。


        》泡泡的溫度到底是多少?


        美國(guó)伊利諾伊州,香檳伊利諾伊大學(xué)的化學(xué)家曾經(jīng)做過(guò)一個(gè)測(cè)量氣泡溫度的實(shí)驗(yàn)。


        當(dāng)液體中的氣泡被壓縮時(shí),內(nèi)部就會(huì)變得非常熱,測(cè)得的溫度大約是2萬(wàn)開(kāi)爾文,是太陽(yáng)表面的四倍,相當(dāng)于達(dá)到了2萬(wàn)攝氏度。


        科學(xué)家制造這種氣泡高溫的方法是聲致空化:把超過(guò)18,000個(gè)赫茲的聲波發(fā)射到液體中,由于高速震蕩產(chǎn)生微小的氣泡,這些微小的氣泡會(huì)在瞬間破裂。

        這些氣泡的破裂會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的局部加熱。通過(guò)查看光譜,科學(xué)家可以用天文學(xué)家測(cè)量恒星溫度相同的方式確定溫度。


        如果用濃硫酸代替水,可以讓泡泡的亮度提高3000倍,即使在明亮的房間中也可以看到泡泡在發(fā)光。


        所以肥皂泡破裂是不會(huì)產(chǎn)生2萬(wàn)度的高溫的,產(chǎn)生2萬(wàn)度的高溫的泡泡是用特殊的方式產(chǎn)生的。


        泡泡確實(shí)能夠達(dá)到很高的溫度,但是肥皂泡破裂肯定是達(dá)不到了。


        》自然界中非人工產(chǎn)生的泡泡,最高溫度是槍蝦射擊時(shí)的溫度。


        槍蝦是一種身長(zhǎng)只有5厘米的蝦,但是它有一大一小兩只熬。

        大的一只熬有2.5公分那么長(zhǎng),熬上有一個(gè)特殊的裝置,這個(gè)裝置可以通過(guò)開(kāi)合射出高速的水流。


        高速水流可以達(dá)到每小時(shí)100公里,也就是相當(dāng)于每秒鐘30米。


        槍蝦就是靠高速的水流來(lái)?yè)魰灐⑺阔C物的。


        當(dāng)槍蝦的敖開(kāi)合產(chǎn)生高壓水流的同時(shí),會(huì)發(fā)出啪的一聲,聽(tīng)起來(lái)像槍響。

        在這個(gè)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生微小的氣泡,在1/10億秒的時(shí)間里面,這個(gè)氣泡就會(huì)破裂,破裂時(shí)會(huì)產(chǎn)生4700度的高溫。


        之所以這個(gè)泡泡破裂,沒(méi)有灼傷槍蝦,是因?yàn)榭偰芰糠浅5男 ?


        實(shí)際上,讓人體受到灼傷的并不是溫度,而是熱量。


        我們?nèi)梭w摸住一個(gè)物體,感覺(jué)到的溫度和溫度計(jì)測(cè)量到的溫度是兩個(gè)。


        有的時(shí)候溫度達(dá)到100度,但是我們摸上去也是不怎么燙。

        就比如說(shuō)把一根筷子扔到沸水里煮一下,撈出來(lái)以后我們捏住它也沒(méi)有什么特別的感覺(jué),因?yàn)檫@個(gè)時(shí)候熱量從筷子表面?zhèn)鬟f到手指頭上的速度非常慢。


        假如我們把一根不銹鋼的勺子扔到開(kāi)水里煮一下,然后再撈出來(lái)捏住,那個(gè)感覺(jué)就完全不一樣了,就感覺(jué)不銹鋼的勺子要燙很多,因?yàn)闊崃總鬟f的速度太快。


        要讓人體灼傷,只要超過(guò)人體體溫的物體都可以。有一些物體的溫度比較低,比如說(shuō)40度的物體,也可以讓人產(chǎn)生灼傷,這就叫做低溫?zé)齻?


        我們使用暖寶寶的時(shí)候就要注意,暖寶寶雖然溫度不是很高,但是長(zhǎng)時(shí)間貼在一個(gè)地方仍然會(huì)造成低溫?zé)齻?


        》肥皂泡破裂的溫度到底是多少?


        這取決于破肥皂泡破裂瞬時(shí)的時(shí)間,時(shí)間越短肥皂泡的溫度就越高,但是破裂的時(shí)間又和肥皂膜的表面張力有關(guān),普通家庭用的肥皂制造的肥皂泡,它的破裂時(shí)間大概在幾微秒之內(nèi),產(chǎn)生的溫度在幾百度到1000多度。

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