幽靈 液滴 會爬坡
正在爬坡的幽靈液滴
在一種鋸齒狀的斜坡上（台階有點向內傾斜），一個水滴正在像變形蟲一樣往斜坡上爬，確切地說，還不能叫「爬」，仔細瞅瞅，那是叫「飄」，水滴的下表面並沒有接觸到鋸齒形的台階，水滴竟然是飄著往坡上走的！而且每經過一個鋸齒的時候，水滴的下表面還會自動凹進去，始終保持著與鋸齒形台階之間有一點空隙。真是驚人！這水滴簡直就是個幽靈，往坡上爬就已經夠驚人了，它往上爬還不需要接觸台階的！
地球上怎麼會有這種水滴？真是水滴中的「怪胎」，不敢相信！但這景象卻是真實的，是美國科學家製造出來的現象，又用微距鏡頭拍攝，就可以給我們呈現出這一雷人畫面。難道科學家給水滴施了什麼魔法？沒有，科學家明確地告訴你，奧秘不在水滴，而要把目光集中到它爬的斜坡上。這種鋸齒形斜坡的溫度達到一定程度，就可以讓水滴出現這種驚人的行為。
也許你還是不明白，下面細細分析。
溫度越高，蒸發越慢
做過飯的人都見過這種現象，當鐵鍋燒乾後，往鍋里淋點水滴，有時水滴會「哧啦」一聲不見了，有時水滴卻會在鍋里跳「霹靂舞」。這是怎麼回事呢？
這個現象早在1732年就有人注意到了，1756年，希臘科學家萊頓弗洛斯特對這種現象進行過細緻的研究。他當時用平底鍋進行實驗，把鍋緩慢加熱，隨著溫度的升高，落在鍋里的水滴被蒸發得越來越快，當鍋底的溫度在170℃左右時，水滴在鍋里「生存」的時間不到1秒鐘，剛落下去就被蒸發殆盡了。繼續升高鍋底的溫度，水滴的在鍋底停留的時間卻反而越來越長，當鍋底的溫度達到210℃左右時，水滴的「生命」突然增長到150秒（2.5分鐘）！而200℃時，還只有20多秒。也就是說，在210℃左右時，水滴在鍋里的行為發生了巨變，導致蒸發突然減慢。這也說明，鍋底的溫度越高，水滴有時反而蒸發越慢，這有點太違反常規了！為什麼會這樣？
液滴，液滴，飄起來
仔細觀察水滴的行為，接近170℃時，水滴產生的蒸汽越來越多，蒸汽的產生會把水滴爆開，形成更細小的水滴，從而增大了與鍋底的接觸面，於是，水滴蒸發就更快，「哧啦」一聲，黃豆粒大小的水滴不到1秒鐘就不見了。
但是溫度更高的話，產生的蒸汽更劇烈，會讓水滴在鍋里蹦跳起來，水滴在空中升降的過程中不會受熱，從而延長了水滴的「生命」。水滴的這兩種表現，做飯的人經常見到，也很容易理解。
如果讓鍋底的溫度繼續升高，就會出現達到大約210℃時，水滴碰到鍋底的瞬間就會產生大量蒸汽，這蒸汽足以把水滴包圍著托起來！讓水滴躺在蒸汽墊上。水滴一旦平穩地飄起來，就安靜了，不再蹦跳，也不再觸碰鍋底，與鍋底保持約0.1毫米的距離。可是，蒸汽墊消失了，水滴還是會碰到鍋底吧。巧的是，這時鍋底向上輻射的熱量就足以讓懸著的水滴下表面不斷蒸發，蒸發產生的蒸汽剛好可以讓水滴繼續躺在蒸汽墊上。這時的水滴本身就像是一艘氣墊船，自己被自己噴出的蒸汽托浮著。不過，由於靠輻射傳遞的熱量有限，因此躺在氣墊船上的水滴蒸發較慢，可以長久不消失。
鍋底的溫度保持在210℃以上，如果向鍋里多噴一些水滴，還可以看到水滴聚在一起進行更精彩的表演：水滴在鍋底會形成小水汪（小水汪的直徑與噴入的水滴多少有關，幾滴水可以形成銅錢大小的小水汪，更多水滴會形成更大的小水汪。），小水汪也是躺在蒸汽墊上的，但這時的小水汪像一朵盛開的花朵，出現一圈又一圈的花邊波紋，花邊波紋還會不斷變化，煞是好看。小水汪為什麼會這麼享受？原來水汪向下噴射的蒸汽碰到鍋底反彈回來，給水汪以向上的托力，這反彈蒸汽向上的流動不均勻，於是就會引起小水汪振動，從而出現花邊波紋。
爬坡液滴為何幽靈
至此，也許你早已明白，鋸齒斜坡上的水滴為什麼會飄著向上爬了。首先鋸齒斜坡的溫度在210℃以上，熱輻射導致水滴向下噴射蒸汽，蒸汽遇到鋸齒形檯面後，反彈回來，由於鋸齒形檯面是斜的，那麼反彈回來的蒸汽推力也是斜向上的，於是就可以托著水滴一個台階一個台階地向上爬了。
經過細緻的實驗，科學家發現，水滴以這種方式能夠上爬的最高坡度可以有12度，爬坡過程中，水滴始終與固體表面保持著至少0.1毫米的距離。當然這需要用微距攝影進行放大，才能觀察到。
有意義的是，不只是水有這些有趣的現象，大部分液體都有這種現象。正是由於其它液體也會出現在鋸齒斜坡上爬坡的現象，這種現象可以用於製作高效的晶元冷卻系統。現在影響電腦速度的不是晶元處理速度不夠，而是冷卻技術不夠。因為晶元處理速度越快，放熱越多，而通常的扇風冷卻方式無法把這些熱量及時排走，導致電腦速度減慢。上述液滴爬坡的現象啟發了科學家，我們完全可以把晶元表面設計成鋸齒形，讓冷卻劑液滴緩慢爬過晶元，但又不接觸晶元，從而自動快速地為晶元降溫。
水的表現與水滴如出一轍
液滴飄起來的現象有趣，有用，還有更大的意義，它引導科學家進行了更深入的研究。通過上述現象，我們知道，要想快速蒸發水滴，並不是加熱器的溫度越高越好。而研究發現，不管水的體積有多大，要想快速加熱水，也不是溫度越高越好。
加熱器在約170℃時，傳熱速度較快，溫度再高，水與加熱器之間就容易出現蒸汽隔層，影響傳熱，溫度為300℃左右的加熱器整個都會與水之間形成蒸汽隔層，傳熱速度最慢。當然隨著溫度的升高，通過熱輻射傳遞的熱量也會增加，但這需要加熱器的溫度達到1000℃以上，才會出現與170℃時差不多的傳熱速度。知道了這些，既然低溫下能做到的事情，誰也不會傻到把加熱器加熱到1000℃以上，浪費能源不說，沒有多少材料可以承受這個溫度。
不過我們一般燒水的爐子還無法讓水壺的溫度過高，燒水爐傳給水壺的熱量被水吸收，水壺壺底的溫度不會超過200℃，這正好可以讓水壺燒水速度保持在最快的範圍。
這個現象不僅對工業傳熱有指導，而且對於水冷卻也有很大的指導意義，如果一個部件產生熱量過多，冷卻水無法及時把熱量帶走，部件就會過熱，導致水蒸汽隔膜產生，水蒸汽隔膜一旦產生，傳熱速度將大大降低，水冷卻的效果突然變小，導致部件溫度向1000℃飆升，部件也就完了。因此，採用水冷卻的系統，一定要保證足夠的冷卻水流量，不能讓部件出現過熱的情況，否則將一發不可收拾。
這個現象還可以讓你表演一個專業的魔術。當眾把鉛加熱到熔化，鉛的熔點是328℃，繼續加熱一會，讓鉛水的溫度達到400℃。然後把火腿腸深入鉛水中，馬上拿出來，可以看見火腿腸的腸衣被鉛水燙得焦糊！觀眾震驚。還沒等觀眾反應過來，你已經把一根手指頭伸入了鉛水，在觀眾的驚呼中，你把手指從鉛水中拽了出來，結果手指卻完好無損，一點事都沒有。原來觀眾不知道的是，你的手指是在水中浸過的，表面掛著小水珠，在伸入鉛水的短時間內，水珠汽化，形成一層蒸汽隔層，保護你的手指。不過，這個魔術千萬不要輕易模仿，不小心會把鉛水帶上來，燙傷皮膚。
不僅水有這些現象，很多其它液體都有這些現象。例如液氮也會出現與上述魔術相似的景象：液氮的沸點是-196℃，因此液氮的溫度一般在-200℃以下，我們手掌的溫度則要高出液氮的溫度至少220℃，我們完全可以把手掌直接探入液氮中，短時間內不會被凍傷，因為手掌對於液氮來說相當於溫度過高的加熱器，液氮蒸發會形成氮氣隔層把手掌與液氮隔開。也因此，用液氮冷凍常溫物體時，開始時，冷凍效率不高。最好把物體放在冰箱內冷凍到零下幾十攝氏度，再用液氮冷卻就高效了。
大自然真是愛表現，在加熱液體這狹小的領域內，也要充分展示一下它的奇妙。
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