【宇宙大百科】比如气泡在破裂时温度会超过太阳表面温度!,气泡里的有趣科学

气泡是气体在固体或液体表面或内部 , 以球状或半球状形态存在的形式 。 随着人们对气泡认识的逐渐深入 , 揭示出了其中的许多奥秘 。
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让肥皂泡热过太阳
在阳光下吹大一个个肥皂泡 , 闪烁着光亮的肥皂泡飞起来 , 眨眼间又破裂不见 。 在玩肥皂泡的时候 , 很少有人想过 , 肥皂泡在破裂的一瞬间 , 温度竟然可以高过太阳表面温度的几倍 。 如今 , 科学家通过成功的实验证实了这一事实 。
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肥皂液体被频率为2万~4万赫兹的超声波吹大之后 , 其中的原子、分子之间彼此碰撞而形成高能粒子 , 进而形成物质的第四种状态 , 即等离子态 。 因此 , 当肥皂泡猛地收缩时 , 它的内部会变得非常炽热 。 肥皂泡破裂的一刹那 , 温度陡然上升并释放出光子、产生发光现象 。 由于破裂瞬间产生的高温十分短暂 , 而且出现于很小的空间 , 对此时的温度状况无法用温度计直接测量 。
而且 , 普通温度计也不可能测量如此高温的物体 。 在这种情况下 , 需要采取对所释光进行分析的方法来测量温度 , 由此得出肥皂泡破裂时的瞬间温度大约是20000℃ , 要比太阳表面的温度高出几倍 。
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科学家在很早之前就在理论上预言了肥皂泡破裂会产生极高的温度 , 但是一直没有实验的证据 。 现今 , 科学家直接测量到了这个温度 , 并在单个泡沫中观察到等离子体 。 由于观测到的光来自迅速收缩的泡沫的外表面 , 据此推测在泡沫表面的内部 , 温度应该更高 。 有人推测 , 瞬间高温说明在肥皂泡中也许发生了特殊情况的核反应 , 也就是说 , 一个个肥皂泡就是一个个“人造小太阳” 。
让金属“发泡”
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“泡沫铝”是一种多孔金属材料 , 它兼有金属特性和气泡的特性 。 经过“发泡”处理后的金属铝材 , 在材料内部充满了空心孔隙结构 , 从而使材料的密度减小到每立方米300~1000千克 , 与一般的木材相当 。 不仅比相应体积的铝材要轻得多 , 而且可以像木头一样漂浮在水面 。
英国剑桥大学的科研人员为了使“发泡”铝材的内部微孔更加符合需要 , 对新的制造工艺进行研究 。 方向是制取孔径细密均匀的铝材 , 使单个孔径为1毫米 。 斯洛伐克科学院机械材料研究所的科研人员 , 根据人和动物骨骼内微孔状结构而引发出新奇的构想 , 通过将这种微孔结构植入铝材之中 , 开发出了更为新型的“发泡”铝材 。
由于“发泡”铝材具有奇异的内部结构 , 从而成为具有材质轻、强度高、吸音性能好、缓震效果佳、电磁兼容作用显著等特点集于一体的特殊金属材料 , 应用前还十分喜人 。 可以用于制造汽车、电梯及传送设备上的耐震部件 , 还可以用作各种建筑物和交通工具上的隔音材料、耐湿材料、防火材料、耐高温材料和耐氧化材料 。
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在电子电气设备中可以制造新型散热片和轻型电磁屏障 。 在航空工业中 , “发泡”铝材制造飞机机翼 , 在飞行时可以减少空气的阻力 , 提高飞机的安全飞行系数 。 在建筑工业中 , 泡沫铝材可以用来制作内外装饰、隔音墙、天花板、门窗、间壁、屏蔽墙等 。 现在 , 泡沫铝材的应用领域在不断地扩展 。 而且 , 还有越来越多的科学家 , 关注发泡铝材的研制和开发应用 , 它的未来前景是十分美好的 。
冷水也“沸腾”
1915年的春天 , 一艘英国鱼雷快艇驶入大西洋进行试航 。 当舰艇机器以最大转速工作时 , 航速没有继续增长 , 而船尾后面却泛起了翻滚的泡沫 。 与此同时 , 鱼雷艇开始抖动起来 。 当试航结束回到基地后 , 人们发现舰艇的螺旋桨被损坏到破烂不堪的程度 。 两年之后 , 著名的英国物理学家瑞利勋爵找到了症结所在:在舰船行进的轨迹中生成大量微小的气泡 , 这些气泡首先向外膨胀 , 然后在瞬间向心爆裂 。 这样一来 , 所有的能量在极小的范围内集中释放 , 从而产生很大的破坏力 。 此后 , 经科学家的不懈探索 , 终于弄明白舰艇周围的气泡是由于海水的“冷沸腾”所致 。