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萊頓弗羅斯特現(xiàn)象與液氮

日期:2025-11-11 17:47
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摘要: 氮氣,化學式為N2,通常狀況下是一種無色無味的氣體,而且一般氮氣比空氣密度小。氮氣占大氣總量的78.08%(體積分數(shù)),是空氣的主要成份之一。在標準大氣壓下,氮氣冷卻至-195.8℃時,變成無色的液體,冷卻至-209.8℃時,液態(tài)氮變成雪狀的固體。在常壓下,液氮溫度為-195.8℃;1立方米的液氮可以膨脹至696立方米 21°C的純氣態(tài)氮。液氮是無色、無味,在高壓下低溫的液體和氣體。
      作為BET比表面積的分析常用的化學品,如何正確的使用成為不可忽視的因素。眾所周知,如果接觸比自己體溫高很多或者低很多的物體,我們極有可能會導致受傷,其根本原因是巨大的溫差導致相應的身體組織細胞死亡,從而使人受傷。可是在生活中,我們也能夠發(fā)現(xiàn)一些即使溫差非常大但是人們沒有受傷的現(xiàn)象,比如,人們赤腳從熾熱的炭火上踩過,雙腳卻完好無損;再比如,將手迅速的插入液氮中再取出,手也不會凍。這都是歸結于物理上的萊頓弗羅斯特現(xiàn)象。
      萊頓弗羅斯特現(xiàn)象由荷蘭植物學家赫爾曼·布爾哈夫在1732年**發(fā)現(xiàn),之后在1756年約翰·戈特洛布·萊頓弗羅斯特進行了更深入的研究。當液體接觸到一個遠超液體沸點的物體時,液體會迅速劇烈汽化,在液體表面會產(chǎn)生一層蒸氣,由于蒸氣的導熱性能很差,從而導致液體和高溫物體分隔開,離開高溫物體的液體沸騰的速度大大減慢,導致液體能存在很長時間。
     液態(tài)氮的沸點很低,大約是-196℃,人體的體溫大致為37℃,二者的溫度差達到了233℃,按照常理來說,人體直接接觸液氮會造成非常嚴重的凍,但是事實上,將手迅速伸入液氮中后再迅速取出,手不會被凍,只是感覺較涼。這是因為,手的溫度相對液氮來說太高了,因為在接觸的瞬間,液氮發(fā)生了萊頓弗羅斯特效應,液氮劇烈汽化,在手的周圍形成了一層薄薄的氮氣膜,手和液氮分離,由于氮氣的導熱性能很差,手和液氮之間的熱傳遞幾乎停止,因此手不會受傷。
      需要注意的是,手不能夠在液氮中停留過長的時間,畢竟人體的溫度和液氮的溫度相差過大,即使有氮氣薄膜阻隔,但是液氮汽化會吸收手上的熱量,讓手的溫度快速降低,時間過長將會有危險。
       通過上述事例的分析可以看到,在一些相對極端的情況之下,事情的發(fā)展結果會超出我們的想象,通常的經(jīng)驗判斷往往會出現(xiàn)問題,這時候,我們需要認真的思考,冷靜的分析,*終的找到現(xiàn)象背后的物理原因。