弗罗斯特效应 罗斯特

弗罗斯特效应(莱顿·弗罗斯特效应是什么意思)

kszqyz kszqyz 发表于2022-10-30 00:46:19 浏览256 评论0

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莱顿·弗罗斯特效应是什么意思

即莱顿弗罗斯特现象(Leidenfrost Phenomenon):
液体不会润湿炙热的表面,而仅仅在其上形成一个蒸汽层的现象。
由科学家莱顿弗罗斯特在1756年发现。
参加百度百科http://baike.baidu.com/view/4215327.htm?fromtitle=莱顿弗罗斯特现象&fromid=2489767&type=syn

请问:何为<莱顿弗罗斯特效应>

莱顿弗罗斯特现象(Leidenfrost Phenomenon):
液体不会润湿炙热的表面,而仅仅在其上形成一个蒸汽层的现象,由科学家莱顿弗罗斯特在1756年发现。
现象:现象
把水滴落在滚烫的铁板上,假若铁板的温度仅高于水的沸点(100°C),水会发出嘶嘶声并迅速沸腾。但当铁板到达莱顿弗罗斯特点(Leidenfrost point)时,水便会产生莱顿弗罗斯特现象。水珠会在铁板四处滚动,并缓慢地逐渐蒸发,反而令水珠可以存在更久。
在莱顿弗罗斯特现象下,水珠中跟铁板接触的部分会迅速沸腾形成水蒸气,与此同时水珠尚保持液体的状态,由于水蒸气的传热比液体水慢得多,蒸气层阻隔水直接接触滚烫铁板并大大降低水滴沸腾的速度。
水的莱顿弗罗斯特点会随着水中含有的杂质、滚烫物件的材质、水的温度(由于姆潘巴现象,冷水可能比热水更易蒸发)等而改变,粗略量度下水在平底锅的莱顿弗罗斯特点为约193°C。
厨师在预热锅子时,只要落下几滴水看会否形成水珠,便可得知锅子是否够热。

什么是“莱顿弗罗斯特现象”

莱顿弗罗斯特现象(Leidenfrost Phenomenon):
液体不会润湿炙热的表面,而仅仅在其上形成一个蒸汽层的现象,由科学家莱顿弗罗斯特在1756年发现。
1756年有一位名叫莱顿弗洛斯特的科学家在一把烧的通红的铁勺上滴上一滴水珠,水珠竟然悬浮起来并持续30秒,这就是现代物理学中著名的“莱顿弗洛斯特现象”。
水滴能够悬浮起来的原因在于,接触炙热的铁勺后,水滴底部立即形成一层水蒸汽,把水珠与铁勺隔开,就使得水滴悬浮起来,悬浮起来的水滴暂时不能吸收更多的热量,减慢了汽化速度,因此悬浮可以持续30秒。
参考资料:http://combust.hit.edu.cn/blog/user1/36/archives/2006/5657.shtml

怎样解释“莱顿弗罗斯特现象”

当第一滴小水滴落到灼热金属表面时,由于弹性作用它会向上反弹,同时在接触高温表面的一瞬间,水滴表面一薄层被迅速汽化,形成了一个厚约0.1毫米的蒸气层。这层蒸气一方面支持住小水滴,使之悬浮在金属板上,另一方面又起了绝热作用,使金属表面的热量不能很快传递给水滴,从而延缓了整个水滴的汽化过程。当第二滴水滴落到金属表面时,由于自然冷却和第一滴水的冷却作用,表面温度已没有最初时那么高了,因此,第二滴水滴表面的水蒸气层就没有那么厚。由于水蒸气的导热性能比水要差很多,因此水蒸气层的厚薄对水滴的汽化影响很大。第二滴水表面的水蒸气层较薄,所以它的汽化就加快了,以后落下去的水滴表面的水蒸气层更薄,所以它们的汽化更快。

什么是莱顿弗罗斯特效应莱顿弗罗斯特效应有什么用

鸡蛋放进锅里翻炒不粘锅,快速把手放进液氮后抽离却不会冻伤,液体火箭发动机在极高温燃气中长时间工作不烧坏,这三个看似毫无关联的事情,背后却蕴藏了相同的科学原理。

这就是莱顿弗罗斯特效应,下面跟我来揭开它的神秘面纱。

一、什么是莱顿弗罗斯特效应?

1756年,德国物理学家发表了一篇论文,描述了水滴在高温表面“跳舞”的奇怪景象。

一个烧得通红的铁锅,此时把一滴水落进去,会发生什么现象?一般根据常识,我们会立刻想象到水滴瞬间汽化的场面,并且温度越高,汽化速度也越快。

但是,科学家跟一般人的区别在于,他们观察事物更仔细,更细心。这不,在莱顿弗罗斯特的观察下,他发现这跟人们想象的不一样。

当第一滴小水滴落入高温表面后,整个汽化过程竟然长达30秒!接着他又落入了第二滴水,汽化时间却只有10秒,当他落入第三滴水时,汽化过程缩减到了1~2秒,接着滴入更多水,也都是在1~2秒左右汽化。

这就是莱顿弗罗斯特效应。

莱顿弗罗斯特曾尝试解释这个效应,可惜的是他没说对。

二、怎样正确解释莱顿弗罗斯特效应?

莱顿弗罗斯特认为:如果温度升高,水滴汽化的时间将更长,这是因为热量使得水表面张力变大,但实际情况并非如此。

目前莱顿弗罗斯特效应的正确解释是:当水滴落到高温金属表面后,其内部和表面都会发生汽化,在金属和水滴表面之间,会形成一层约0.1毫米厚的水蒸气膜,正是它起着关键作用。

水蒸气膜有两个作用,第一个作用是让水滴悬浮,第二个作用是隔绝部分热量,减少水滴汽化速度,因为水一旦变成气态,传热性就会降低,这阻止了水滴从金属表面吸收更多热量。

水滴要产生莱顿弗罗斯特效应,需要加热到210到240摄氏度左右,这也被称为莱顿弗罗斯特温度,它并不固定,具体跟当地海拔有关,也就是海拔越高,气压越低,水的沸点越低,莱顿弗罗斯特温度越低。

如果金属表面达不到这个温度,形成的水蒸气膜就会太薄,“托不住”水滴,它会迅速汽化。这也是第2、3滴水的汽化速度快的原因(前面的水滴起到了冷却作用)。

三、我们怎样利用莱顿弗罗斯特效应?

回到开头,鸡蛋之所以放进锅里翻炒不粘锅,鸡蛋作为液体,跟炙热的锅面接触时,也会产生莱顿弗罗斯特效应,鸡蛋的莱顿弗罗斯特温度大致在350摄氏度以上。

而快速把手放进液氮后抽离却不会冻伤,是因为液氮温度零下196摄氏度,而人体温度30多度,所以接触到人体的液氮会迅速沸腾,形成类似的蒸汽膜,从而保护人手,但是这个过程要快,不然持续的冷却会伤害手(请勿模仿)。

而现代液体火箭发动机则用极低温液体燃料,在发动机燃烧室和喷嘴内壁形成一层气膜,以此隔绝燃气和内壁传热,这就是“气膜冷却”,可让发动机在极高温环境下长时间工作。

虽然这三个现象看似不同,但背后的原理相同,都利用了莱顿弗罗斯特效应。从这个过程中,我们可以发现科学就是从特例发现一般规律,然后再进行应用。这也是科学的魅力。

莱顿弗罗斯特效应的介绍

是指液体不会润湿炙热的表面,而仅仅在其上形成一个蒸气层的现象。

把水滴落在滚烫的铁板上,假如铁板的温度仅高于水的沸点(100°C),水会发出嘶嘶声并迅速沸腾。但当铁板到达莱顿弗罗斯特点(Leidenfrost point)时,水便会产生莱顿弗罗斯特现象。水珠会在铁板四处滚动,并缓慢地逐渐蒸发,反而令水珠可以存在更久。

此现象说明当液体遭遇极度炙热时就将化作一层绝缘的气态防护层。当你用湿手指掐灭蜡烛时正是依靠着这层蒸汽层的保护。只要有充分的条件,人人都可做到这点(就如同有了防火墙一般)。

扩展资料:

莱顿弗罗斯特现象由科学家莱顿弗罗斯特在1756年发现。

1756年有一位名叫莱顿弗罗斯特的科学家在一把烧的通红的铁勺上滴上一滴水珠,水珠竟然悬浮起来并持续30秒,莱顿弗罗斯特效应水滴能够悬浮起来的原因在于,接触炙热的铁勺后,水滴底部立即形成一层水蒸气,把水珠与铁勺隔开,就使得水滴悬浮起来,悬浮起来的水滴暂时不能吸收更多的热量,减慢了汽化速度,因此悬浮可以持续30秒,这就是莱顿弗罗斯特效应。

“莱顿弗罗斯特现象”究竟有什么神奇的原理值得人们惊讶

液体不会导致炙热的表面发生湿润。

莱顿弗罗斯特现象:液体不会导致炙热的表面发生湿润的现象,只形成蒸气层,由莱顿弗罗斯特于1756年发现这种神奇的现象。1756年,名叫莱顿弗罗斯特的人在烧通红的铁勺上滴上水珠,水珠继而发生持续30秒左右的时间,这种效应水滴悬浮的原因在于,接触温度高的铁勺后,水滴底部形成水蒸气,让水珠与铁勺分离,形成一道分界线,水滴就悬浮起来了,悬浮的水滴无法吸收较多的热量,减慢汽化应有的速度,因此持续30秒,这就是著名的莱顿弗罗斯特现象。

这种效应说明含水量丰富的液体遇到温度高时化作气态防护层。湿手指掐灭蜡烛,正是依靠蒸汽层的保护作用。存在充分的条件,任何人都可以做到。水滴落在温度高的铁板上,我们设想铁板的温度仅高100°C,水迅速沸腾。达莱顿弗罗斯特点时,水产生莱顿现象。水珠在铁板上产生无规则的滚动,并逐渐蒸发,水珠存在的时间会更长。

在莱顿现象下,水珠跟铁板接触的会形成水蒸气,水珠保持液体的形状,水蒸气传热速度比水慢得多,蒸气层降低水沸腾的速度。水的莱顿特点会因为水中的杂质、物件的材质以及水的温度等条件而发生改变,水在平底锅的莱顿特点为193°C左右。

厨师预热锅时,落几滴水形成水珠,可得知锅热的程度。在过火仪式中,先沾湿双脚,由于莱顿现象水不会发生快速升温的现象,热不易传到脚,即使走在火堆上,不长时间直接接触炭火,不易被炭火烫伤。另外,依照莱顿原理,液态氮在手上形成隔热层,防止手发生冻伤,可徒手杰出液态氮。

莱顿弗罗斯特效应的理论

莱顿弗罗斯特点标示出了进行稳定之薄膜沸腾(film boiling,参见boiling)所需之最低温度,指的是在沸腾曲线上热流(heat flux)达最低之一点,同时,液体与热烫表面之接触面完全为蒸气层(vapor blanket)所覆盖,而此时从热烫表面向液体所进行之热传导是透过此蒸气层以传导(conduction)及辐射(radiation)的方式完成。
1756年,莱顿弗罗斯特观察到,当热烫表面上的小水滴四处跳动时,水滴的蒸发速度缓慢。随着表面温度再度提高,热辐射的效应会变得比热传导更为显著,因此这时再提高温度,热流会上升。一水平表面之热流最低点可由Zuber’s equation推导而来
其数值是由饱和温度所决定。其中C为Zuber常数,于适当的压力之下大部分的液体C值约为0.09。

使液体漂浮于超高温物体上的现象叫什么

  使液体漂浮于超高温物体上的现象叫莱顿弗罗斯特效应
  1756年有一位名叫莱顿弗罗斯特的科学家在一把烧的通红的铁勺上滴上一滴水珠,水珠竟然悬浮起来并持续30秒,莱顿弗罗斯特效应水滴能够悬浮起来的原因在于,接触炙热的铁勺后,水滴底部立即形成一层水蒸汽,把水珠与铁勺隔开,就使得水滴悬浮起来,悬浮起来的水滴暂时不能吸收更多的热量,减慢了汽化速度,因此悬浮可以持续30秒,这就是莱顿弗罗斯特效应。

莱顿弗罗斯特效应是什么为何说所有的锅都能变成不粘锅

很多做饭新手都会感谢不粘锅的发明,不粘锅的诞生,让炒菜这件事变得简单了很多。

无论手艺如何,炒菜的品相如何,如果把菜炒的粘上了菜锅,就会让人感到很尴尬,于是不粘锅的出现拯救了很多人的尴尬症,但是不粘锅的质量就如同菜刀一样,参差不齐,有些不粘锅几乎不用放油,有的不粘锅简直就是灾难。

很多人都有这样的经历,超市促销不粘锅的时候,明明效果很好,怎么样都不粘锅,可是当一掏钱把锅买回来的时候,就突然失效了,难道真的是运气很差,偏偏你买到了个残次品?其实不然,很可能是一个物理学原理忽悠了你,也就是标题提到的莱顿弗罗斯特效应。

莱顿弗罗斯特效

简单的来说,只要了解了这个效应,无论什么锅,都能变成不粘锅。

在1756年,一位名叫莱顿弗罗斯特的德国医生,在被灼烧的通红的铁勺上滴了几滴水,但是水珠并没有立刻蒸发掉,而是一直停留在上面。

大多数液体都有沸点,比如生命离不开的液态水,在标准的大气压下沸点就是100摄氏度,当温度缓慢的接触到液体沸点时,液体会慢慢蒸发点,但温度如果突然显著的高于液体沸点,情况就有所不同。

就像那位德国医生所发现的现象,水滴落在500摄氏度的锅中,水滴并不会立刻蒸发掉,而是停留很长的一段时间,而让水滴在锅中热浪翻滚的力量便是蒸汽。

当液体与显著高于沸点的热源物体相接触的时候,在接触的瞬间,会在液体和高温物体间形成蒸汽层,就是蒸汽层将液体和高温物体彻底隔绝,对液体起到保护作用。

弄懂了莱顿弗罗斯特效应,即使是一口普通的锅,即便不放多少油,都能变成不粘锅,如果把锅烧到足够的温度,然后打个鸡蛋在里面,不放油也能在锅中悬浮漂移,因为鸡蛋中含有水分,在高温下会在鸡蛋和锅中间形成蒸汽保护层。

其他应用

莱顿弗罗斯特效应的应用范围不只限于不粘锅,一些让人觉得神奇的表演,比如国外的一些祭祀活动中甚至是吉尼斯纪录中有赤脚走过火炭的项目。

参与者走过火炭后,脚底没有烧伤,其中的原因就是因为参与者脚底下有水,形成了隔热层,如果让这些人长时间的站在火堆上,那谁也受不了。

如果是走火堆是一种极端的话,那么浇液氮就是另外一种极端,液氮的温度是极低的,-196摄氏度的温度足以致命,但是为什么还会有人表演头浇液氮的项目呢?这还是莱顿弗罗斯特效应。液氮蒸汽层保护表演者免受损害。(注:以上项目极度危险,不要自行尝试。)

这也给了我们一些思考,在科学不慎发达的年代,以上的表演者往往会被认为是有法力的大师,会有很多的拥簇,但是到了崇尚科学的年代,很难再欺骗其他人了,这就是科学进步带来的积极改变。