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肥皂泡破裂产生2万度的高温?和表面张力有什么关系?

来源:华笺流香 浏览 57 次 发布时间:2021-05-24

说起肥皂泡,我们自然会想起小时候玩的游戏,用肥皂水吹出彩虹般的泡泡。


它们并不会在空气中存在很久,过一段时间就会破裂,而这些破裂确实会产生瞬间高温。

肥皂泡之所以能够被吹起来,是因为在水中混入了表面活性剂。表面活性剂的作用破坏了水的表面张力,让水可以拉成极薄的膜,这些膜就构成了肥皂泡的表面。


肥皂泡非常非常的薄,根据科学家们的测定,肥皂泡的厚度从1000纳米到10纳米不等。


相比较之下,病毒的直径大小是100纳米左右。


泡的厚度正好覆盖可见光的波长范围,所以在肥皂泡的表面,光会出现衍射和干涉现象,让肥皂泡的表面呈现出五颜六色的光芒。

》肥皂泡的破裂如何产生高温。


我们知道一个水分子是非常非常小的,也是非常非常轻的。所以肥皂泡破裂以后。它的能量会瞬间以水分子的动能形式表现出来。


温度是和分子的动能有关系的,这就是造成了肥皂泡破裂以后会出现超高温的情况。


泡泡的能量是我们在吹肥皂泡的时候由空气的动能转化成的表面张力的势能。


破裂的一瞬间,这些势能会被瞬间释放了出来。总能量虽然非常小,但是分配到水分子上的单位能量却非常的高。

我们所能够感知的温度实际上是分子平均动能的表现。


在300开尔文的时候,也就是27摄氏度的时候,分子的平均运动速度是400米每秒。


而当温度达到1200开尔文的时候,也就是927℃的时候,分子的运动速度增加了两倍达到了800米每秒。


由此可以看出来,速度每增加一倍,温度以平方比增加。


》泡泡的温度到底是多少?


美国伊利诺伊州,香槟伊利诺伊大学的化学家曾经做过一个测量气泡温度的实验。


当液体中的气泡被压缩时,内部就会变得非常热,测得的温度大约是2万开尔文,是太阳表面的四倍,相当于达到了2万摄氏度。


科学家制造这种气泡高温的方法是声致空化:把超过18,000个赫兹的声波发射到液体中,由于高速震荡产生微小的气泡,这些微小的气泡会在瞬间破裂。

这些气泡的破裂会产生强烈的局部加热。通过查看光谱,科学家可以用天文学家测量恒星温度相同的方式确定温度。


如果用浓硫酸代替水,可以让泡泡的亮度提高3000倍,即使在明亮的房间中也可以看到泡泡在发光。


所以肥皂泡破裂是不会产生2万度的高温的,产生2万度的高温的泡泡是用特殊的方式产生的。


泡泡确实能够达到很高的温度,但是肥皂泡破裂肯定是达不到了。


》自然界中非人工产生的泡泡,最高温度是枪虾射击时的温度。


枪虾是一种身长只有5厘米的虾,但是它有一大一小两只熬。

大的一只熬有2.5公分那么长,熬上有一个特殊的装置,这个装置可以通过开合射出高速的水流。


高速水流可以达到每小时100公里,也就是相当于每秒钟30米。


枪虾就是靠高速的水流来击晕、杀死猎物的。


当枪虾的敖开合产生高压水流的同时,会发出啪的一声,听起来像枪响。

在这个过程中会产生微小的气泡,在1/10亿秒的时间里面,这个气泡就会破裂,破裂时会产生4700度的高温。


之所以这个泡泡破裂,没有灼伤枪虾,是因为总能量非常的小。


实际上,让人体受到灼伤的并不是温度,而是热量。


我们人体摸住一个物体,感觉到的温度和温度计测量到的温度是两个。


有的时候温度达到100度,但是我们摸上去也是不怎么烫。

就比如说把一根筷子扔到沸水里煮一下,捞出来以后我们捏住它也没有什么特别的感觉,因为这个时候热量从筷子表面传递到手指头上的速度非常慢。


假如我们把一根不锈钢的勺子扔到开水里煮一下,然后再捞出来捏住,那个感觉就完全不一样了,就感觉不锈钢的勺子要烫很多,因为热量传递的速度太快。


要让人体灼伤,只要超过人体体温的物体都可以。有一些物体的温度比较低,比如说40度的物体,也可以让人产生灼伤,这就叫做低温烧伤。


我们使用暖宝宝的时候就要注意,暖宝宝虽然温度不是很高,但是长时间贴在一个地方仍然会造成低温烧伤。


》肥皂泡破裂的温度到底是多少?


这取决于破肥皂泡破裂瞬时的时间,时间越短肥皂泡的温度就越高,但是破裂的时间又和肥皂膜的表面张力有关,普通家庭用的肥皂制造的肥皂泡,它的破裂时间大概在几微秒之内,产生的温度在几百度到1000多度。

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