1樓:三熙
要從超疏水表面的微觀結構開始說起。在自然界,最有名的疏水錶鄭帆面是荷葉,它的表面有細小的微觀粗糙結構,還包裹著不親水的表皮蠟,這些結構托起水滴,減小了固體和液體的接觸面積,使水滴處於「喊慶雹半懸空」的狀態。在密閉環境下,當環境氣壓降低並保證較低的環境溼度時,水分子的擴散就會加劇,從而加速液體蒸發。
當然,蒸發的方向是四面八方的,差茄水滴的下方也不例外。而當水滴「坐」在超疏水表面上時,水滴在下部的蒸發就會受到阻礙。<>
2樓:勾平荷
超疏水表面的空隙是開放的,但即使如此,空氣在其中依然不能那麼順暢的流動。這樣一來,隨著水滴的蒸發,在水滴下方水蒸氣就會聚集起來,產生乙個過壓強。這個額外的壓強會給水滴乙個向上的力,當壓力超過了重力加上水與基底的黏附力時,水滴會被頂得跳起來啦。
當然,在設計超疏水基底的時候要保證結構足夠矮,足夠擁擠,才能使氣體流通不順暢。水滴被彈起之後獲得了動能,當上公升到一定高度之後自然會下落碰撞超疏水錶面。超疏水錶面對水的黏附力極低,因此水滴在碰撞超疏水錶面時不會因黏附而損失很多能量,並且會在表面彈跳。
此外,碰撞時基底結構中的水蒸氣又會助水滴「一臂之力」,從而水滴在每一次碰撞時都會獲得乙個加速度,進而越蹦越高,就像乙個蹦床運動員一樣。除了蹦跳的水滴之外,研究者還向人們展示罩悔了更加酷炫的「冰滴飛起」現象。在同樣的低壓條件下,將過冷水置於超疏水表面上,隨著時間推移,過冷水結運悶碰冰,而「結冰+低壓」同樣可以導致乙個加速蒸發的過程,從而推動冰滴,使它從表面上騰空而起。
對於需要預防結冰的表面,這種現象看起來是個好訊息。不過,德國馬普所的福爾默教授指出,儘管這一系列工作很酷炫,但如何應用它還是個難題。尤其在戶外的開放環境下,依靠旁談降低氣壓來防止結冰很難操作。
之,這還是一項非常有趣的發現,它也讓我們對超疏水表面上水滴的性質有了新的認識。<>
水滴落到熱鐵勺裡會發生什麼現象?
3樓:北京理工大學出版社
吃過「鐵板燒」的人都看到過生牛肉絲倒在滾燙的鐵板上「哧」「哧」作響的情景,但是,幾乎沒有人想到這裡面還有什麼學問可以研究。二百多年前德國物理學家萊頓弗羅斯特倒是對類似的現象進行過一番研究,1756年他發表一篇**論述了水滴在高溫表面上所發生的奇怪現象。
乙隻鐵勺子在爐火上燒得通紅,將小水滴落到勺裡會發生什麼現象?根據日常經驗人們都會這樣回答:小水滴落到鐵勺表面就立即被汽化了,表面溫度越高水滴被汽化得越快。
可是,萊頓弗羅斯特仔細觀察了這個過程,發現實際情況並非如此。當第一滴小水滴落到鐵勺表面時,它的汽化過程竟然長達30秒鐘。而第二滴的汽化只延續10秒,以後落下去的水滴只保留1~2秒就被汽化了。
究竟是什麼原因造成這種「萊頓弗羅斯特現象」?這位物理學家當時也作出了正確的解釋。很遺憾,他的**發表後長期不為人們所重視,直到1956年**翻譯成英文後,才引起眾多業餘科學家的興趣。
其中有一位美國中學生羅克薩爾,1978年,他以《當液滴落到灼熱表面彈起時發生的萊頓弗羅斯特現象的理論》的**,獲得了美國第37屆科學人才選拔賽第八名。
經過羅克薩爾等人的研究,現在對「萊頓弗羅斯特現象」是這樣解釋的:當第一滴小水滴落到灼熱金屬表面時,由於彈性作用它會向上**,同時在接觸高溫表面的一瞬間,水滴表面一薄層被迅速汽化,形成了乙個厚約公釐的蒸氣層。這層蒸氣一方面支援住小水滴,使之懸浮在金屬板上,另一方面又起了絕熱作用,使金屬表面的熱量不能很快傳遞給水滴,從而延緩了整個水滴的汽化過程。
當第二滴水滴落到金屬表面時,由於自然冷卻和第一滴水的冷卻作用,表面溫度已沒有最初時那麼高了,因此,第二滴水滴表面的水蒸氣層就沒有那麼厚。由於水蒸氣的導熱效能比水要差很多,因此水蒸氣層的厚薄對水滴的汽化影響很大。第二滴水表面的水蒸氣層較薄,所以它的汽化就加快了,以後落下去的水滴表面的水蒸氣層更薄,所以它們的汽化更快。
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