举个栗子:微波炉为什么不能煮开水?

微波炉为什么不能煮开水?的头图

通常,水在达到沸点就会沸腾。但有时,明明已经超过沸点了,却也不沸腾。这种情况下的液体(这里是水)被称为过热液体。

要水沸腾就必须要让水的内部产生气泡。对于纯水,尤其装在光滑容器里的纯水来说,这很困难。

在纯水中要想产生气泡,就必须从一个尺寸非常小的气泡开始。在容器内部,气泡面对很大的水压,内外压力很难保持平衡,因此很难形成。如果在距离水面近的地方生成了一个小气泡,它受到的水压就可以忽略不计。

但很多情况下,玻璃容器里的液面是弯曲的。液面的弯曲使得液面的表面积增大,而液体的表面在表面张力的作用下会有回缩的趋势,也因此使得弯曲的表面上多了一个附加的压力。

由于生成的气泡非常小,因此这个球面的凹液面的曲率半径就很小,这就意味着加在这个面上的附加压力会变的非常大,而这个压力的方向又是指向气泡的中心的。也就是说,这时多了一个很大的向内的力拉着小气泡的表面促使它收缩。

另外,由于液面周围的液体受到的压力不同于水平液面下的液体,这使得小气泡中的蒸汽压也发生了变化。小气泡以一个比正常情况的蒸汽压小很多的压力来对抗巨大的曲面附加压力,结果只有悲剧。

于是,在这杯本来已经达到沸点的纯水里,引发沸腾的小气泡无法顺利生成,于是就只好保持不沸腾的状态继续升温直到小气泡可以形成,一杯过热液体就这样诞生了。

这个状态很不稳定,一旦产生了小气泡就会迅速沸腾,比普通的沸腾更猛烈,也就是爆沸。当我们从微波炉里把水拿出来的时候,稍微产生一点扰动,看似平静的水就可能爆沸。

但不用担心,爆沸很难形成。除了需要纯水还需要光滑的容器。放到微波炉里的水,大部分是装在干净而光滑的杯子里、从饮水机接来的纯净水,这才导致了爆沸。

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