21.“鐵板燒”

吃過(guò)“鐵板燒”的人都看到過(guò)生牛肉絲倒在滾燙的鐵板上“刺—刺—刺”作響的情景。但是，幾乎沒(méi)有人想到這里面還有什么學(xué)問(wèn)可以研究。在200多年前德國(guó)物理學(xué)家萊頓·弗羅斯特倒是對(duì)類似的現(xiàn)象進(jìn)行過(guò)一番研究，1756年他發(fā)表一篇論文論述了水滴在高溫表面上所發(fā)生的奇怪現(xiàn)象。

鐵板燒

一只鐵勺子在爐火上燒得通紅，將小水滴落到勺里會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？根據(jù)日常經(jīng)驗(yàn)人們都會(huì)這樣回答：小水滴落到鐵勺表面就立即被汽化了，表面溫度越高水滴被汽化得越快。可是，萊頓·弗羅斯特仔細(xì)觀察了這個(gè)過(guò)程，發(fā)現(xiàn)實(shí)際情況并不是這樣的。當(dāng)?shù)谝坏涡∷温涞借F勺表面時(shí)，它的汽化過(guò)程竟然長(zhǎng)達(dá)30秒。而第二滴的汽化只會(huì)延續(xù)10秒，以后落下去的水滴只保留1～2秒就被汽化了。這究竟是怎么回事呢？這位物理學(xué)家當(dāng)時(shí)作出了正確的解釋。遺憾的是，他的論文發(fā)表后長(zhǎng)期不為人們所重視，直到1956年論文被翻譯成英文后，才引起眾多業(yè)余科學(xué)家的研究興趣。其中有一個(gè)叫羅克薩爾的美國(guó)中學(xué)生，在1978年，他以《當(dāng)液體落到灼熱表面彈起時(shí)發(fā)生的萊頓·弗羅斯特現(xiàn)象的理論》的論文，獲得了美國(guó)第37屆科學(xué)人才選拔賽第八名。

“鐵板燒”燒烤

后來(lái)經(jīng)過(guò)羅克薩爾等人的進(jìn)一步的研究，現(xiàn)在對(duì)“萊頓·弗羅斯特現(xiàn)象”是這樣解釋的：當(dāng)?shù)谝坏涡∷温涞阶茻峤饘俦砻鏁r(shí)，由于彈性作用它會(huì)向上反彈。同時(shí)在接觸高溫表面的一瞬間，水滴表面一薄層被迅速汽化，形成了一個(gè)厚約0.1毫米的蒸汽層。這層蒸汽一方面支持住小水滴，使之懸浮在金屬板上；另一方面又起了絕熱的作用，使得金屬表面的熱量不能很快傳遞給水滴，從而延緩了整個(gè)水滴的汽化過(guò)程。當(dāng)?shù)诙嗡温涞浇饘俦砻鏁r(shí)，由于自然冷卻和第一滴水的冷卻作用，表面溫度已經(jīng)沒(méi)有最初時(shí)的那么高了。因此，第二滴水表面的水蒸氣層就沒(méi)有那么厚。

由于水蒸氣的導(dǎo)熱性能比水要差很多，因此水蒸汽層的厚薄對(duì)水滴的汽化影響很大。第二滴水的水蒸氣層較薄，所以它的汽化就加快了，以后落下去的水滴表面的水蒸氣層更薄，所以它們的汽化更快。