5929

主题

5931

帖子

2万

积分

管理员

Rank: 9Rank: 9Rank: 9

积分
21544

肥皂泡在破裂的一瞬间,温度竟然可以高过太阳表面温度的几倍

[复制链接]
查看: 4973|回复: 0
发表于 2018-8-3 15:15:27 | 显示全部楼层 |阅读模式

气泡里的妙趣


气泡是气体在固体或液体表面或内部,以球状或半球状形态存在的形式。随着人们对气泡认识的逐渐深入,揭示出了 其中的许多奥秘表

让肥皂泡热过太阳

在阳光下吹大一个个肥皂泡,闪烁着光亮的肥皂泡飞起来,眨眼间又破裂不见。在玩肥皂泡的时候,很少有人想过,肥皂泡在破裂的一瞬间,温度竟然可以高过太阳表面温度的几倍。如今,科学家通过成功的实验证实了这一事实。


肥皂液体被频率为2万4万赫兹的超声波吹大之后,其中的原子、分子之间彼此碰撞而形成高能粒子,进而形成物质


的第四种状态,即等离子态。因此,当肥皂泡猛地收缩时,它的内部会变得非常炽热。肥皂泡破裂的一刹那,温度陡然上升 并释放出光子,


产生发光现象。由于破裂瞬间产生的高温十分短暂,而且出现于很小的空间,对此时的温度状况无法用温度 计直接测量。而且,普通温度计也不可能测量如此高温的物体。在这种情况下,需要采取对所释光进行分析的方法来测量 温度,由此得出肥皂泡破裂时的瞬间温度大约是20000°C,要比太阳表面的温度高出几倍。

科学家在很早之前就在理论上预言了肥皂泡破裂会产生极高的温度,但是一直没有实验的证据。现今,科学家直接测 量到了这个温度,并在单个泡沫中观察到等离子体。由于观测到的光来自迅速收缩的泡沫的外表面,据此推测在泡沫表面 的内部,温度应该更高。有人推测,瞬间高温说明在肥皂泡中也许发生了特殊情况的核反应,也就是说,一个个肥皂泡就是 一个个“人造小太阳”。


让金属“发泡”

“泡沫铝”是一种多孔金属材料,它兼有金属特性和气泡的特性。经过“发泡”处理后的金属铝材,在材料内部充满 了空心孔隙结构,从而使材料的密度减小到每立方米3001000千克,与一般的木材相当。不仅比相应体积的铝材要轻得 多,而且可以像木头一样漂浮在水面。


英国剑桥大学的科研人员为了使“发泡”铝材的内部微孔更加符合需要,对新的制造工艺进行研究。方向是制取孔径 细密均匀的铝材,使单个孔径为1毫米。斯洛伐克科学院机械材料研究所的科研人员,根据人和动物骨骼内微孔状结构而引 发出新奇的构想,通过将这种微孔结构植入铝材之中,开发出了更为新型的“发泡”铝材。

由于“发泡”铝材具有奇异的内部结构,从而成为具有材质轻、强度高、吸音性能好、缓震效果佳、电磁兼容作用显 著等特点集于一体的特殊金属材料,应用前景十分喜人。可以用于制造汽车、电梯及传送设备上的耐震部件,还可以用作 各种建筑物和交通工具上的隔音材料、耐湿材料、防火材料、耐高温材料和耐氧化材料。在电子电气设备中可以制造新 型散热片和轻型电磁屏障。在航空工业中,“发泡”铝材制造飞机机翼,在飞行时可以减少空气的阻力,提高飞机的安全飞 行系数。在建筑工业中,泡沫铝材可以用来制作内外装饰、隔音墙、天花板、门窗、间壁、屏蔽墙等。现在,泡沫铝材的 应用领域在不断地扩展。而且,还有越来越多的科学家,关注发泡铝材的研制和开发应用,它的未来前景是十分美好的。

冷水也“沸腾”


1915年的春天,一艘英国鱼雷快艇驶入大西洋进行试航。当舰艇机器以最大转速工作时,航速没有继续增长,而船尾后 面却泛起了翻滾的泡沫。与此同时,鱼雷艇开始抖动起来。当试航结束回到基地后,人们发现舰艇的螺旋浆被损坏到破烂 不堪的程度。两年之后,著名的英国物理学家瑞利勋爵找到了症结所在:在舰船行进的轨迹中生成大量微小的气泡,这些气 泡首先向外膨胀,然后在瞬间向心爆裂。这样一来,所有的能量在极小的范围内集中释放,从而产生很大的破坏力。此后, 经科学家的不懈探索,终于弄明白舰艇周围的气泡是由于海水的“冷沸腾”所致。

众所周知,液体的沸腾和所受到的大气压力有关。在一般正常压力情况下,液体在到达沸点温度时便沸腾起来。例如, 水在到达100C沸点时便“开” 了,不住地翻滾着气泡。然而,当液体所处的压力条件低于一般正常压力时,在低于沸点温 度的情况下,它也要产生沸腾现象。比如,当密闭容器中的水面压力为4毫米汞柱时,水在4C时就可以沸腾。像这样,液体 通过减压而在非一般沸点温度条件下达到的沸腾状态,就是“冷沸腾”。

螺旋桨转动产生的声波在水中传递,可以使水下形成低压区与高压区。“冷沸腾”是液体在低压条件下产生的一种现 象,当然在转动的螺旋桨周围也要随时发生。液体在处于“冷沸腾”状态时,整个体积内都在蒸发,生成大量的汽泡,从而 使液体内部形成一个个“气穴”。但是,这种“气穴”是不稳定的,在高于形成它的压力条件下,就要在一刹那之间猛然发 生凝结而消失。并且在凝结消失过程中,围绕汽泡的液体质点以极大的速度互相冲撞,形成高达上万个大气压的强大压 力。据科学家测定,这种压力对于周围的物体,诸如木材、金属、橡胶、塑料、玻璃、混凝土等等,均可以产生极大的破坏 力。特别是随着各种装置速度的提高和功率的增加,带来的危害程度也会越来越严重。于是,人们千方百计寻找制服它的 办法,例如防止“气穴”的产生或是从液体中去掉溶解在它里面的气体。在内燃发动机等封闭系统中,科学家还找到涂敷 防护剂的方法,以保证物体表面不受“气穴”的侵害。


回复

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

2016-2018 版权所有:河南省机械工程学会(豫ICP备13020619号)

豫公网安备 41010302002451号

社会团体登记证书

快速回复 返回顶部 返回列表