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「莱顿弗罗斯特现象」的理论基础是什么,它有哪些具体应用

时间: 2023-01-06 19:03:05 | 来源: 喜蛋文章网 | 编辑: admin | 阅读: 96次

「莱顿弗罗斯特现象」的理论基础是什么,它有哪些具体应用

莱顿弗罗斯特效应的介绍

是指液体不会润湿炙热的表面,而仅仅在其上形成一个蒸气层的现象。

把水滴落在滚烫的铁板上,假如铁板的温度仅高于水的沸点(100°C),水会发出嘶嘶声并迅速沸腾。但当铁板到达莱顿弗罗斯特点(Leidenfrost point)时,水便会产生莱顿弗罗斯特现象。水珠会在铁板四处滚动,并缓慢地逐渐蒸发,反而令水珠可以存在更久。

此现象说明当液体遭遇极度炙热时就将化作一层绝缘的气态防护层。当你用湿手指掐灭蜡烛时正是依靠着这层蒸汽层的保护。只要有充分的条件,人人都可做到这点(就如同有了防火墙一般)。

扩展资料:

莱顿弗罗斯特现象由科学家莱顿弗罗斯特在1756年发现。

1756年有一位名叫莱顿弗罗斯特的科学家在一把烧的通红的铁勺上滴上一滴水珠,水珠竟然悬浮起来并持续30秒,莱顿弗罗斯特效应水滴能够悬浮起来的原因在于,接触炙热的铁勺后,水滴底部立即形成一层水蒸气,把水珠与铁勺隔开,就使得水滴悬浮起来,悬浮起来的水滴暂时不能吸收更多的热量,减慢了汽化速度,因此悬浮可以持续30秒,这就是莱顿弗罗斯特效应。

参考资料来源:百度百科-莱顿弗罗斯特效应

莱顿弗罗斯特效应 一滴水珠接触到高温铁板 能悬浮30秒

无论是定论还是效应,很多都是由提出者来命名的。一是为了纪念对方,而是能够方便记住。接下来要说的莱顿弗罗斯特效应,正是莱顿弗罗斯特所提出改变世界的科技,究竟神奇在哪里,一起来看下!

一、莱顿弗罗斯特效应的来源

这项效应的提出是在1756年,由著名的科学家莱顿弗罗斯特所提出的。当时,莱顿弗罗斯特做了一个实验。他将一把铁勺放在火上烧红,然后再在铁勺里面滴了一滴水进去,神奇的是,这滴水珠悬浮了起来,并且时间长达30秒。

看到这一现象的莱顿弗罗斯特顿时觉得十分神奇,于是便对这项实验进行了更深的研究。在莱顿弗罗斯特看来,之所以水滴能够悬浮起来,那是因为铁勺的底部炙热。在水滴滴下去的时候,就形成了水蒸气,直接将水滴和铁勺给隔开了,因此才会出现悬浮的现象。而这一现象,就是所谓的莱顿弗罗斯特效应。

二、莱顿弗罗斯特效应的应用

从莱顿弗罗斯特效应得出,当液体接触到炙热时候,是会自动产生一层绝缘防护层将两者给隔开的。那再来进行一个实验,将水滴滴在铁板上面,同样是炙热的铁板,水在滴下去的时候,会产生沸腾的现象。可达到莱顿弗罗斯特热点的时候,也会同样出现悬浮的现象。

2021年,有个关注渐冻人的一项“冰桶挑战”的活动非常的出名,不管是网络红人甚至是明星都曾参与了挑战。甚至有人裸露着身体,将一大桶的干冰往身上浇,站在旁边的人都能感受到寒风彻骨,可是丝毫没有被冻伤。

但是奇怪的是,这可并不是什么特别的挑战,简直就是小儿科。其实这都是由于莱顿弗罗特效应的作用,皮肤相对于极寒的干冰来说,就相当于炙热的铁板,能够起到蒸气保护作用,所以不会冻伤,不过世界第一位冰冻人是在死后才被冰冻,因此不会出现这种情况。而现如今,莱顿弗罗斯特效应也应用到了方方面面,像工业制造技术和制冷技术上,甚至是航天工业。

怎样解释“莱顿弗罗斯特现象”?

当第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,由于自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,第二滴水滴表面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,因此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。

什么是莱顿弗罗斯特效应?水滴在高温铁板上,神奇的现象发生了!

大家知道莱顿弗罗斯特效应的本质是什么吗?

莱顿弗罗斯特效应是排出钢水,赤脚走在炭火上,莱顿弗罗斯特效应有多神奇?一般来说,人的手在接触60摄氏度以上的物体时会感到明显的疼痛。如果温度超过80摄氏度,他们会被立即烫伤。但如果用水沾湿双手,可以在几千度的高温下拍打钢水,丝毫无损。

一、其实这并不是魔法,而主要是由于莱顿弗罗斯特效应和液体不会变湿的事实。一个热的表面,但只有一个蒸汽层形成在它上面,就像一个防火墙。简单理解就是当液体接触到温度高于其莱顿弗洛雷斯特性的热表面时,会形成一层绝缘气体材料保护层。举个最简单的例子,当一滴水滴在温度100摄氏度左右的热铁板上,几乎瞬间就会沸腾蒸发,然后消失。将鸡蛋放入锅中,用不粘锅翻炒。迅速将手放入液氮中,然后抽离,不要冻伤。液体火箭发动机在极端高温气体中长时间工作也不会烧坏。这三件看似毫不相关的事情,背后却有着相同的科学原理。这就是莱顿弗罗斯特效应。让我揭开它的神秘面纱。

二、但如果继续加热铁板使其温度升高到水的莱顿弗洛雷斯特性,即193摄氏度以上,为了上市,水滴可以在铁板上滚动30秒以上,然后慢慢蒸发越来越小,直至消失。在这个例子中,水滴的接触温度极高,会在一瞬间在水滴和铁板之间形成一个气化层,然后水滴会被拖拽着悬浮在高温表面的上方。它阻碍了热量的进一步传递,换句话说,水滴实际上不会长时间直接接触高温表面。

三、但值得注意的是,莱顿弗罗斯特效应持续的时间非常短,这种效应可以在一定程度上阻碍热传导,但无法阻碍热辐射。如果温度超过液体的莱顿霜点过高,那么强烈的辐射热会使莱顿弗罗斯特效应失效。换句话说,如果你的手湿了,触摸炭火和短时间返回铁水是可以的,但如果你触摸温度高达5500摄氏度的太阳热表面,你的手只会瞬间变成一缕青烟。

莱顿弗罗斯特效应意思就是,如果一个液体,都会有一个自然沸腾的温度。比如水,在标准大气压的时候,100摄氏度沸腾。如果液体它接触了一个,远超沸点的物体。比如水接触到一个400-500度,就叫远超沸点的高温物,有一部分液体发生了剧烈的沸腾,但是很快这种沸腾就被抑制,沸腾液体变成气体形成一层液体的蒸汽层,它会隔在液体和高温物之间,会起到很好的隔热效果。其余的液体不能迅速沸腾。 所以遇到温度非常高的物体,反而沸腾的速度没有接触稍微低一点温度的物体速度快。铁锅烧到非常热400-500度,滴水滴到锅里,接触到铁锅的部分剧烈沸腾,剧烈沸腾会在水和锅之间形成一层水蒸汽,蒸汽层就隔绝了水和锅,这滴水反而不会特别快的消失。同时蒸汽会从两侧往外跑,两侧速度不一,蒸汽会给水滴一个力的作用。水滴就会在锅上跑来跑去。
本质就是任何一种物质都会有一个自然沸腾的温度和时间,也就是任何一种液体都会有这样的状态。
莱顿弗罗斯特效应,又称作赖登福现象,是一种常见的物理现象

莱顿弗罗斯效应的现实意义应用'有哪些

1756年有一位名叫莱顿弗洛斯特的科学家在一把烧的通红的铁勺上滴上一滴水珠,水珠竟然悬浮起来并持续30秒,莱顿弗罗斯特效应水滴能够悬浮起来的原因在于,接触炙热的铁勺后,水滴底部立即形成一层水蒸汽,把水珠与铁勺隔开,就使得水滴悬浮起来,悬浮起来的水滴暂时不能吸收更多的热量,减慢了汽化速度,因此悬浮可以持续30秒,这就是莱顿弗罗斯特效应。
此现象说明当液体遭遇极度炙热时就将化作一层绝缘的气态防护层。当你用湿手指掐灭蜡烛时正是依靠着这层蒸汽层的保护。只要有充分的条件,人人都可做到这点(就如同有了防火墙一般)。
把水滴落在滚烫的铁板上,假若铁板的温度仅高于水的沸点(100°C),水会发出嘶嘶声并迅速沸腾。但当铁板到达莱顿弗罗斯特点(Leidenfrost point)时,水便会产生莱顿弗罗斯特现象。水珠会在铁板四处滚动,并缓慢地逐渐蒸发,反而令水珠可以存在更久。
在莱顿弗罗斯特现象下,水珠中跟铁板接触的部分会迅速沸腾形成水蒸气,与此同时水珠尚保持液体的状态,由于水蒸气的传热比液体水慢得多,蒸气层阻隔水直接接触滚烫铁板并大大降低水滴沸腾的速度。
水的莱顿弗罗斯特点会随着水中含有的杂质、滚烫物件的材质、水的温度(由于姆潘巴现象,冷水可能比热水更易蒸发)等而改变,粗略量度下水在平底锅的莱顿弗罗斯特点为约193°C。
厨师在预热锅子时,只要落下几滴水看会否形成水珠,便可得知锅子是否够热。[2]在传统的过火仪式,参加者会先沾湿双脚,由于莱顿弗罗斯特现象令水不会快速升温,使得热不容易传到人们的脚,即使人们走在火堆之上,只要不长时间接触炭火,也不易被烧得火红的炭火烫伤。另外,依照莱顿弗罗斯特现象的原理,液态氮会在手上迅速沸腾并形成隔热层,防止手冻伤,因此便可徒手触摸液态氮。[3][4]《流言终结者》(MythBusters)亦曾在节目中利用莱顿弗罗斯特现象,尝试把手沾湿后放进烧熔的铅里。

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