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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 1844 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),是因為在水中混入了表面活性劑。表面活性劑的作用破壞了水的表面張力,讓水可以拉成極薄的膜,這些膜就構成了肥皂泡的表面。
肥皂泡非常非常的薄,根據科學(xué)家們的測定,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(cháng)范圍,所以在肥皂泡的表面,光會(huì )出現衍射和干涉現象,讓肥皂泡的表面呈現出五顏六色的光芒。
》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 )出現超高溫的情況。
泡泡的能量是我們在吹肥皂泡的時(shí)候由空氣的動(dòng)能轉化成的表面張力的勢能。
破裂的一瞬間,這些勢能會(huì )被瞬間釋放了出來(lái)??偰芰侩m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。
在300開(kāi)爾文的時(shí)候,也就是27攝氏度的時(shí)候,分子的平均運動(dòng)速度是400米每秒。
而當溫度達到1200開(kāi)爾文的時(shí)候,也就是927℃的時(shí)候,分子的運動(dòng)速度增加了兩倍達到了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)測量氣泡溫度的實(shí)驗。
當液體中的氣泡被壓縮時(shí),內部就會(huì )變得非常熱,測得的溫度大約是2萬(wàn)開(kāi)爾文,是太陽(yáng)表面的四倍,相當于達到了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)能夠達到很高的溫度,但是肥皂泡破裂肯定是達不到了。
》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(cháng)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(cháng),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。
高速水流可以達到每小時(shí)100公里,也就是相當于每秒鐘30米。
槍蝦就是靠高速的水流來(lái)?yè)魰?、殺死獵物的。
當槍蝦的敖開(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,是因為總能量非常的小。
實(shí)際上,讓人體受到灼傷的并不是溫度,而是熱量。
我們人體摸住一個(gè)物體,感覺(jué)到的溫度和溫度計測量到的溫度是兩個(gè)。
有的時(shí)候溫度達到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),因為這個(gè)時(shí)候熱量從筷子表面傳遞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,因為熱量傳遞的速度太快。
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,這就叫做低溫燒傷。
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(cháng)時(shí)間貼在一個(gè)地方仍然會(huì )造成低溫燒傷。
》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,產(chǎn)生的溫度在幾百度到1000多度。