弗罗斯特论文开题报告

莱顿弗罗斯特科学家在烧得通红的铁勺上滴一滴水珠，水珠居然悬浮了30秒，莱顿弗罗斯特效应水滴可以悬浮起来的根本原因，触碰炽热的铁勺后，水滴底端马上出现一层水蒸气，把水珠与铁勺分隔，就可以水滴悬浮起来，悬浮起来的水滴时不会吸收大量的热量，缓减了气化速度，因而悬浮能够不停30秒，这就是莱顿弗罗斯特效应。

此现象表明当液体遭受极其炽热时就将化为一层绝缘层的气态防护层。如果你用湿手指头吹灭焟烛时恰好是借助着这层蒸汽层的维护。只需有充足的标准，每个人都可以保证这点（就像拥有服务器防火墙一般）。在莱顿弗罗斯特现象下，水珠中跟不锈钢板触碰的部分会快速烧开产生水蒸气，此外水珠尚维持液态的情况。

因为水蒸气的热传导比液态水慢得多，蒸汽层隔绝水直接接触滚热不锈钢并大幅度降低水滴烧开的速度。水的莱顿弗罗斯特效应会伴随着水里带有的残渣，滚热物品的材料，水的温度等而变化，粗略地度量排水在炒菜锅的莱顿弗罗斯特效应为约193°C。厨师在加热锅面时，只需落下来几滴水看着否产生水珠，便可获知锅面是不是够热。

在传统式的烧火典礼，参与者会先浸湿两脚，因为莱顿弗罗斯特效应令水不容易迅速提温，促使热不易传入大家的脚，即便大家走在篝火上，只需不长期触碰炭火，也不会被燃得红火的碳火烧伤。此外，按照莱顿弗罗斯特效应的原理，液氮会在手里快速烧开并产生隔热板，避免手冻伤，因而便可途手触碰液氮。《流言终结者》（MythBusters）亦曾在栏目中运用莱顿弗罗斯特效应，试着门把浸湿后放入烧熔的铅里。

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。

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。

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）。

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。

这种效应指的就是，液体不会浸透表面，只会形成一个蒸气层。可以保护地面，可以形成一个保护层，可以保护大气压，可以保护物质，可以对气压进行分隔，这就是这种效应的作用。

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