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yexuqing木蟲之王 (文學(xué)泰斗)
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【其它】從“速溶咖啡粉險(xiǎn)些毀容”事件說起 已有2人參與
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從“速溶咖啡粉險(xiǎn)些毀容”事件說起Comments>> | Tags 標(biāo)簽：原創(chuàng), 蒸汽壓, 過熱 科學(xué)松鼠會(huì) 發(fā)表于 2010-05-16 11:35  文/窗敲雨說起這個(gè)名字頗為詭異的事件，其實(shí)是挺久以前從電視上看來的，一件和表面現(xiàn)象有點(diǎn)關(guān)系的事。雖然隔了這么長(zhǎng)時(shí)間，我卻依舊對(duì)此印象頗為深刻，逮到機(jī)會(huì)就和別人講。現(xiàn)在也來跟大家說說。 事件的經(jīng)過是這樣的： 在北京生活頻道一檔專管生活瑣事的節(jié)目里，一位男性觀眾致電節(jié)目組說，自己最近經(jīng)歷了一件怪事。某日他想沖速溶咖啡喝，于是拿了個(gè)杯子接了一杯飲水機(jī)里的水，塞到微波爐里熱了幾分鐘。熱好后他把杯子拿出來，發(fā)現(xiàn)里邊的水沒啥動(dòng)靜，一點(diǎn)要開的跡象都沒有。當(dāng)然了，本身就是飲水機(jī)里的水，不燒開也無所謂嘛，于是此男撕開一袋速溶咖啡，一股腦到了進(jìn)去。怪事發(fā)生了，杯里原本風(fēng)平浪靜的水一下子噴了出來，并開始劇烈沸騰。這位觀眾嚇壞了。要不是躲得快就要?dú)堇玻挠杏嗉碌恼f。 于是觀眾就借節(jié)目詢問事情的緣由。節(jié)目組找到了一位教授幫忙解釋，教授非�？孔V地思考了一會(huì)（也可能是和電視機(jī)前的我一樣被這么華麗的事故搞得有點(diǎn)無語了…），說，這說明你的杯子很干凈，水也很干凈… 于是很對(duì)不起那位觀眾，電視機(jī)前的我在教授如此亮點(diǎn)的發(fā)言下華麗的笑噴了… 笑歸笑，發(fā)生這樣的事情確實(shí)很危險(xiǎn)，大家畢竟不希望喝個(gè)咖啡都要冒著被開水毀容的危險(xiǎn)。那么，究竟為什么會(huì)發(fā)生這樣的事故呢？這其中的幕后黑手究竟是誰？ 雖然我把咖啡粉寫進(jìn)了標(biāo)題，但其實(shí)它是無辜的。它引發(fā)了危險(xiǎn)，但并不是危險(xiǎn)的制造者。真正的危險(xiǎn)在于那杯看似平靜的水。 那時(shí)的它，已經(jīng)不是普通的水了，而是過熱液體，也就是溫度明明已經(jīng)超過了沸點(diǎn)卻不沸騰的液體。 為啥液體會(huì)過了沸點(diǎn)還不沸騰呢？這都是彎曲液面惹的禍。 對(duì)于寬廣的湖泊或是較大的容器，其中水的液面是平坦的，但是很多情況下，例如葉片上的水滴或是細(xì)玻璃管里的水柱，它們的液面是彎曲的。液面的彎曲使得液面的表面積增大，而液體的表面在表面張力的作用下會(huì)有回縮的趨勢(shì)，也因此使得彎曲的表面上多了一個(gè)附加的壓力。對(duì)于彎曲的凸液面，這個(gè)附加的壓力方向指向液體的內(nèi)部；而對(duì)于彎曲的凹液面，這個(gè)附加壓力指向空氣，這就好比是在用力想把液面縮小。這個(gè)壓力的大小與曲面的曲率半徑的絕對(duì)值有關(guān)，絕對(duì)值越小，這個(gè)附加壓力就越大。（注：曲率半徑是一個(gè)用來表示面的彎曲程度的量，曲率半徑絕對(duì)值越小，面就越彎。對(duì)于球面而言，曲率半徑的絕對(duì)值就是球的半徑。曲率半徑的符號(hào)只表示方向，不代表正的曲率半徑比負(fù)的大。） 而過熱液體該沸騰不沸騰的狀態(tài)就是這個(gè)附加的壓力造就的。 講沸騰之前，先來說說液體的蒸汽壓。 蒸汽壓是指在液體（或固體）表面產(chǎn)生的蒸汽對(duì)液面（固體表面）的壓力。我們?cè)谖锢韺W(xué)課本上讀到，在某一溫度下，如果液體的蒸汽壓超過了液面上氣壓，那么液體就能夠在這個(gè)溫度下沸騰，而這個(gè)溫度就被稱為液體的沸點(diǎn)。照著么說的話，壓根就不會(huì)有什么“過熱液體”存在了。而顯然事情是沒有這么簡(jiǎn)單的。 我們都知道，水開了的特征就是水咕嘟咕嘟地冒泡，也就是說，要想讓水沸騰，就必須讓水的內(nèi)部能夠產(chǎn)生氣泡才行。這聽上去再簡(jiǎn)單不過了，但是對(duì)于純水而言卻是一項(xiàng)相當(dāng)困難的任務(wù)。在純水中要想產(chǎn)生氣泡，就必須從一個(gè)尺寸非常小的氣泡開始（大概是納米級(jí)的）。我們先來假設(shè)這樣一個(gè)迷你小氣泡已經(jīng)產(chǎn)生了，于是，這個(gè)小家伙就在水中形成了一個(gè)球形的凹液面。要想保持這個(gè)小氣泡不被周圍的水?dāng)D扁，氣泡內(nèi)外至少要保持壓力平衡。為了給它減輕一點(diǎn)負(fù)擔(dān)，我們假設(shè)這個(gè)小家伙是生成在非常接近水面的地方，這樣它受到的水壓基本就可以忽略了。這樣一來似乎氣泡內(nèi)的蒸汽壓就能夠很輕松地維持小氣泡的存在了，但是曲面附加壓力卻惹了禍。由于小氣泡的直徑非常小，因此這個(gè)球面的凹液面的曲率半徑就很小，這就意味著加在這個(gè)面上的附加壓力會(huì)變的非常大，而這個(gè)壓力的方向又是指向氣泡的中心的。也就是說，這時(shí)多了一個(gè)很大的向內(nèi)的力拉著小氣泡的表面促使它收縮。不止如此，由于液面周圍的液體受到的壓力不同于水平液面下的液體，這使得小氣泡中的蒸汽壓也發(fā)生了變化。對(duì)于凹液面，其所產(chǎn)生的蒸汽壓會(huì)比平液面小，并且曲率半徑的絕對(duì)值越小，這種變化越明顯。于是，倒霉的小氣泡同學(xué)只好用一個(gè)比正常情況的蒸汽壓小了很多的壓力來對(duì)抗巨大的曲面附加壓力，結(jié)果自然是非常悲劇地被曲面附加壓力擠扁了。于是，在這杯本來已經(jīng)達(dá)到沸點(diǎn)的純水里，引發(fā)沸騰的小氣泡無法順利生成，于是就只好保持不沸騰的狀態(tài)繼續(xù)升溫直到小氣泡可以形成，一杯過熱液體就這樣誕生了。 如果僅僅如此似乎也沒什么危險(xiǎn)，但是過熱液體的狀態(tài)很不穩(wěn)定，一旦小氣泡可以形成，它就會(huì)迅速的沸騰，形成一種比普通沸騰更為生猛的狀態(tài)：爆沸。而在本文的事件中，這個(gè)允許小氣泡形成的家伙就是咖啡粉。雖然在我們看來，咖啡粉也算是很細(xì)的顆粒，但它的半徑比起之前那個(gè)悲劇的小氣泡同學(xué)要大得多了，當(dāng)它進(jìn)入過熱液體時(shí)，小氣泡就可以附著在上面，形成一個(gè)曲率半徑大的多的凹液面。這時(shí)，蒸汽壓的下降遠(yuǎn)沒有那么明顯了，而且附加壓力也小了許多，因此這時(shí)候這個(gè)較大的氣泡就可以比較輕松的形成。而這時(shí)的液體還在沸點(diǎn)之上，于是，它就迅速而劇烈地沸騰起來了，這就是爆沸。 以上就是咖啡粉險(xiǎn)些毀容事件的全部?jī)?nèi)幕。估計(jì)有人開始擔(dān)心天天在家燒開水會(huì)不會(huì)有如此危險(xiǎn)了，但事實(shí)上是不會(huì)的。要想打造過熱液體需要滿足這樣兩個(gè)條件：純凈液體（注意哦，事件中的男觀眾用的是飲水機(jī)里的純凈水），以及潔凈、表面光滑的容器，當(dāng)然，這也就是那位靠譜的教授說“你的杯子很干凈，水也很干凈”的原因（不過這笑話實(shí)在有點(diǎn)冷）。而如果是用自來水，由于其純度不夠，含有少量的雜質(zhì)顆粒，并且溶解一些氣體，在加熱過程中可以比較容易的產(chǎn)生較大的氣泡，因此不必?fù)?dān)心爆沸。如果一定要像那位男觀眾一樣在潔凈的杯子里加熱純凈水，也有辦法可以防止爆沸。只需要在杯里放上一把勺子，讓氣泡可以附著在勺子上形成比較大的氣泡就行了。 |
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