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。

莱顿弗罗斯特效应是排出钢水，赤脚走在炭火上，莱顿弗罗斯特效应有多神奇？一般来说，人的手在接触60摄氏度以上的物体时会感到明显的疼痛。如果温度超过80摄氏度，他们会被立即烫伤。但如果用水沾湿双手，可以在几千度的高温下拍打钢水，丝毫无损。

一、其实这并不是魔法，而主要是由于莱顿弗罗斯特效应和液体不会变湿的事实。一个热的表面，但只有一个蒸汽层形成在它上面，就像一个防火墙。简单理解就是当液体接触到温度高于其莱顿弗洛雷斯特性的热表面时，会形成一层绝缘气体材料保护层。举个最简单的例子，当一滴水滴在温度100摄氏度左右的热铁板上，几乎瞬间就会沸腾蒸发，然后消失。将鸡蛋放入锅中，用不粘锅翻炒。迅速将手放入液氮中，然后抽离，不要冻伤。液体火箭发动机在极端高温气体中长时间工作也不会烧坏。这三件看似毫不相关的事情，背后却有着相同的科学原理。这就是莱顿弗罗斯特效应。让我揭开它的神秘面纱。

二、但如果继续加热铁板使其温度升高到水的莱顿弗洛雷斯特性，即193摄氏度以上，为了上市，水滴可以在铁板上滚动30秒以上，然后慢慢蒸发越来越小，直至消失。在这个例子中，水滴的接触温度极高，会在一瞬间在水滴和铁板之间形成一个气化层，然后水滴会被拖拽着悬浮在高温表面的上方。它阻碍了热量的进一步传递，换句话说，水滴实际上不会长时间直接接触高温表面。

三、但值得注意的是，莱顿弗罗斯特效应持续的时间非常短，这种效应可以在一定程度上阻碍热传导，但无法阻碍热辐射。如果温度超过液体的莱顿霜点过高，那么强烈的辐射热会使莱顿弗罗斯特效应失效。换句话说，如果你的手湿了，触摸炭火和短时间返回铁水是可以的，但如果你触摸温度高达5500摄氏度的太阳热表面，你的手只会瞬间变成一缕青烟。

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