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把水宝宝扔到热锅里,你会听到它的尖叫!

作者: 来源:酷炫科学 时间:2017-8-11 阅读:

­  在足够热的热锅上滴上几滴水,你会看到它们被烫得四处跑(误):­  这个就是莱顿弗罗斯特效应了,界面上快速形成的蒸汽层托起了小水

­  在足够热的热锅上滴上几滴水,你会看到它们被烫得四处跑(误):

­  这个就是莱顿弗罗斯特效应了,界面上快速形成的蒸汽层托起了小水滴。今天就不再细说了,复习可以看这里→视频欣赏:小水滴走迷宫

­  这个简单有趣的实验很受欢迎,有很多网络视频都是关于它的。不过,视频博主们也不满足于在热锅上滴水,他们还会在锅里扔进另外一种东西,就是下面这个 ↓

­  眼熟吗?你可以叫它水宝宝,或者水晶花泥,总之就是那种能吸水膨胀很多倍的凝胶小球了。

­  如果把这些吸满水的凝胶小球扔进灼热的锅子,那现象就更热闹了:它们不仅会被烫得跳起来,还会烫得吱吱叫!(听起来太惨了喂 ……)

­  点开视频听一下吧:

­  莱顿大学的研究者 Scott Waitukaitis 在网上看到了水宝宝被热锅处刑的视频,他对此也很感兴趣:这过程到底是怎么发生的?水滴在热锅上很安静,那小球为什么会吱吱叫呢?

­  为了搞清这个问题,他和同事们决定亲自搞个研究。他们架起 215 ℃的热锅和高速摄影机,详细记录了这种现象的全过程。上面的视频就是他们拍摄的。不仅拍了视频,他们还为热锅上的水宝宝发了一篇论文!就发表在最近的《自然 · 物理》上 ……

­  那么这中间到底发生了什么?凝胶球弹跳的动力其实与水滴很类似:遇到灼热表面之后,水迅速气化,提供了向上托的动力。毕竟这种超能吸水的凝胶球中,有 99% 以上都是水。研究者们也将这种现象称为"弹性莱顿弗罗斯特效应"。不过,凝胶球毕竟不是液体,而是表现为有弹性的固体,因此它们和水滴的运动效果相当不同。

­  通过高速摄影,研究者发现:当凝胶球与热锅接触之后,在水蒸气的推动下,界面上会首先出现一条很窄的缝隙。和水滴的情况不同,凝胶球和热锅之间的缝隙会十分快速地反复开闭,频率达到每秒 2000~3000 次。而这个快速的振动,也是我们所听到的声音的来源。

­  凝胶球和热锅接触面上的快速振动,5000 帧每秒的高速摄影:

­  与 25 ℃常温的情况对比一下:

­  在常温的锅里就只是很普通地弹起来,而且这种弹跳很快就无法持续了。

­  在这个过程中,弹性能量也会在凝胶球中积累,最终推动它弹跳起来。这种弹跳大体会稳定在 4 厘米左右的高度,振动和弹跳的过程通常可以持续 2~3 分钟。在那之后,凝胶小球不再能维持弹跳,因为它们往往会开裂坏掉:

­  (两个被玩坏的凝胶球 ……)

­  到这里,科学家们的好奇心得到了满足,而他们也设想起了这东西的应用:现在时兴柔性机器人,很多柔软的部件都是用水凝胶材料做的,那我们能不能也用类似的方法来驱动它们?

­  所以将来,或许人们还会听到柔性机器人在热锅上的悲鸣吧 ……= =

­  PS:本实验完全可以在家尝试,只要避免烫伤就好,尽情欣赏小球的哀嚎吧 ……

­  另外注意不要让很小的孩子接触到水宝宝,尤其是没有泡发的那种,误吸可能会堵住气管。

­  信源:http://www.nature.com/nphys/journal/vaop/ncurrent/full/nphys4194.html

­  (水宝宝表示心很累,想静一静 ……)

责任编辑:李晓灵

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