吃過“鐵板燒”的人都看到過生牛肉絲倒在滾燙的鐵板上“哧哧”作響的情景,但是,幾乎沒有人想到這裏麵還有什麼學問可以研究。二百多年前德國物理學家萊頓弗羅斯特倒是對類似的現象進行過一番研究,1756年他發表一篇論文論述了水滴在高溫表麵上所發生的奇怪現象。
一隻鐵勺子在爐火上燒得通紅,將小水滴落到勺裏會發生什麼現象?根據日常經驗人們都會這樣回答:小水滴落到鐵勺表麵就立即被汽化了,表麵溫度越高水滴被汽化得越快。
可是,萊頓弗羅斯特仔細觀察了這個過程,發現實際情況並非如此。當第一滴小水滴落到鐵勺表麵時,它的汽化過程竟然長達30秒鍾。而第二滴的汽化隻延續10秒,以後落下去的水滴隻保留1~2秒就被汽化了。究竟是什麼原因造成這種“萊頓弗羅斯特現象”?這位物理學家當時也作出了正確的解釋。很遺憾,他的論文發表後長期不為人們所重視,直到1956年論文翻譯成英文後,才引起眾多業餘科學家的興趣。
其中有一位美國中學生羅克薩爾,1978年,他以《當液滴落到灼熱表麵彈起時發生的萊頓弗羅斯特現象的理論》的論文,獲得了美國第37屆科學人才選拔賽第八名。
經過羅克薩爾等人的研究,現在對“萊頓弗羅斯特現象”
是這樣解釋的:當第一滴小水滴落到灼熱金屬表麵時,由於彈性作用它會向上反彈,同時在接觸高溫表麵的一瞬間,水滴表麵一薄層被迅速汽化,形成了一個厚約0.1毫米的蒸氣層。
這層蒸氣一方麵支持住小水滴,使之懸浮在金屬板上,另一方麵又起了絕熱作用,使金屬表麵的熱量不能很快傳遞給水滴,從而延緩了整個水滴的汽化過程。當第二滴水滴落到金屬表麵時,由於自然冷卻和第一滴水的冷卻作用,表麵溫度已沒有最初時那麼高了,因此,第二滴水滴表麵的水蒸氣層就沒有那麼厚。由於水蒸氣的導熱性能比水要差很多,因此水蒸氣層的厚薄對水滴的汽化影響很大。第二滴水表麵的水蒸氣層較薄,所以它的汽化就加快了,以後落下去的水滴表麵的水蒸氣層更薄,所以它們的汽化更快。