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肥皂泡破裂產生2萬度的高溫?和表面張力有什么關系?

來源:華箋流香 瀏覽 1921 次 發布時間:2021-05-24

說起肥皂泡,我們自然會想起小時候玩的游戲,用肥皂水吹出彩虹般的泡泡。


它們并不會在空氣中存在很久,過一段時間就會破裂,而這些破裂確實會產生瞬間高溫。

肥皂泡之所以能夠被吹起來,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光的波長范圍,所以在肥皂泡的表面,光會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生高溫。


我們知道一個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。它的能量會瞬間以水分子的動能形式表現出來。


溫度是和分子的動能有關系的,這就是造成了肥皂泡破裂以后會出現超高溫的情況。


泡泡的能量是我們在吹肥皂泡的時候由空氣的動能轉化成的表面張力的勢能。


破裂的一瞬間,這些勢能會被瞬間釋放了出來。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際上是分子平均動能的表現。


在300開爾文的時候,也就是27攝氏度的時候,分子的平均運動速度是400米每秒。


而當溫度達到1200開爾文的時候,也就是927℃的時候,分子的運動速度增加了兩倍達到了800米每秒。


由此可以看出來,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,香檳伊利諾伊大學的化學家曾經做過一個測量氣泡溫度的實驗。


當液體中的氣泡被壓縮時,內部就會變得非常熱,測得的溫度大約是2萬開爾文,是太陽表面的四倍,相當于達到了2萬攝氏度。


科學家制造這種氣泡高溫的方法是聲致空化:把超過18,000個赫茲的聲波發射到液體中,由于高速震蕩產生微小的氣泡,這些微小的氣泡會在瞬間破裂。

這些氣泡的破裂會產生強烈的局部加熱。通過查看光譜,科學家可以用天文學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光。


所以肥皂泡破裂是不會產生2萬度的高溫的,產生2萬度的高溫的泡泡是用特殊的方式產生的。


泡泡確實能夠達到很高的溫度,但是肥皂泡破裂肯定是達不到了。


》自然界中非人工產生的泡泡,最高溫度是槍蝦射擊時的溫度。


槍蝦是一種身長只有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,熬上有一個特殊的裝置,這個裝置可以通過開合射出高速的水流。


高速水流可以達到每小時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擊暈、殺死獵物的。


當槍蝦的敖開合產生高壓水流的同時,會發出啪的一聲,聽起來像槍響。

在這個過程中會產生微小的氣泡,在1/10億秒的時間里面,這個氣泡就會破裂,破裂時會產生4700度的高溫。


之所以這個泡泡破裂,沒有灼傷槍蝦,是因為總能量非常的小。


實際上,讓人體受到灼傷的并不是溫度,而是熱量。


我們人體摸住一個物體,感覺到的溫度和溫度計測量到的溫度是兩個。


有的時候溫度達到100度,但是我們摸上去也是不怎么燙。

就比如說把一根筷子扔到沸水里煮一下,撈出來以后我們捏住它也沒有什么特別的感覺,因為這個時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水里煮一下,然后再撈出來捏住,那個感覺就完全不一樣了,就感覺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,只要超過人體體溫的物體都可以。有一些物體的溫度比較低,比如說40度的物體,也可以讓人產生灼傷,這就叫做低溫燒傷。


我們使用暖寶寶的時候就要注意,暖寶寶雖然溫度不是很高,但是長時間貼在一個地方仍然會造成低溫燒傷。


》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的時間,時間越短肥皂泡的溫度就越高,但是破裂的時間又和肥皂膜的表面張力有關,普通家庭用的肥皂制造的肥皂泡,它的破裂時間大概在幾微秒之內,產生的溫度在幾百度到1000多度。

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