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肥皂泡破裂產(chǎn)生2萬度的高溫?和表面張力有什么關(guān)系?

來源:華箋流香 瀏覽 1353 次 發(fā)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(shí)會產(chǎn)生瞬間高溫。

肥皂泡之所以能夠被吹起來,是因?yàn)樵谒谢烊肓吮砻婊钚詣1砻婊钚詣┑淖饔闷茐牧怂谋砻鎻埩?,讓水可以拉成極薄的膜,這些膜就構(gòu)成了肥皂泡的表面。


肥皂泡非常非常的薄,根據(jù)科學(xué)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(xiàn)衍射和干涉現(xiàn)象,讓肥皂泡的表面呈現(xiàn)出五顏六色的光芒。

》肥皂泡的破裂如何產(chǎn)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(xiàn)出來。


溫度是和分子的動能有關(guān)系的,這就是造成了肥皂泡破裂以后會出現(xiàn)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(zhuǎn)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??偰芰侩m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(shí)際上是分子平均動能的表現(xiàn)。


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


而當(dāng)溫度達(dá)到1200開爾文的時候,也就是927℃的時候,分子的運(yùn)動速度增加了兩倍達(dá)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(xué)的化學(xué)家曾經(jīng)做過一個測量氣泡溫度的實(shí)驗(yàn)。


當(dāng)液體中的氣泡被壓縮時,內(nèi)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(dāng)于達(dá)到了2萬攝氏度。


科學(xué)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(fā)射到液體中,由于高速震蕩產(chǎn)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(chǎn)生強(qiáng)烈的局部加熱。通過查看光譜,科學(xué)家可以用天文學(xué)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(fā)光。


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


泡泡確實(shí)能夠達(dá)到很高的溫度,但是肥皂泡破裂肯定是達(dá)不到了。


》自然界中非人工產(chǎn)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(dá)到每小時100公里,也就是相當(dāng)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(dāng)槍蝦的敖開合產(chǎn)生高壓水流的同時,會發(fā)出啪的一聲,聽起來像槍響。

在這個過程中會產(chǎn)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(chǎn)生4700度的高溫。


之所以這個泡泡破裂,沒有灼傷槍蝦,是因?yàn)榭偰芰糠浅5男 ?


實(shí)際上,讓人體受到灼傷的并不是溫度,而是熱量。


我們?nèi)梭w摸住一個物體,感覺到的溫度和溫度計(jì)測量到的溫度是兩個。


有的時候溫度達(dá)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?yàn)檫@個時候熱量從筷子表面?zhèn)鬟f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?yàn)闊崃總鬟f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(chǎn)生灼傷,這就叫做低溫?zé)齻?


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?zé)齻?


》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(guān),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(nèi),產(chǎn)生的溫度在幾百度到1000多度。