[温度与汽化] 水的汽化温度与压力

  我们总认为温度高汽化得快些,事实上在特定的情况下刚好相反。取两块铁板,分别加热到150 ℃和300 ℃左右,并维持两个温度不变,然后用吸管吸一些自来水,一滴一滴地滴到铁板上,注意观察水滴变化情况和汽化过程。
  你会发现,水滴在高温铁板上呆的时间要比在低温铁板上呆的时间长得多,运动也剧烈得多。水滴在铁板上既要上下跳动,又会左右振荡,十分有趣!
  在一个大气压下,水的沸点为100 ℃,温度越高,水的汽化速度也越快。把一杯水倒进300 ℃的坩埚中要比倒进150 ℃的坩埚中汽化得快,原因是坩埚温度越高,单位时间内传递给水的热量就越多,水就越容易汽化。可水滴在铁板上为什么会反常呢?
  早在1756年,德国的一位物理学家莱顿佛罗斯特就注意到水滴在铁板上的情形。他是第一位描述这种现象的科学家,后来人们就把这种现象叫做莱顿佛罗斯特现象。莱顿佛罗斯特发现,当小水滴落到刚从炉火中取下来的赤热铁勺子里时,第一滴水可以持续很长一段时间,约30秒钟才完全汽化,第二滴水只存留10秒钟左右,以后落下的水滴则只能保留到2秒钟。由于历史条件的限制,莱顿佛罗斯特不可能对这个现象做出正确的解释。现在,科学家已基本上弄清楚这种现象的本质。当金属板(或铁板)温度很高时,水滴滴到金属板上,靠近金属板的一层水很快汽化,汽化的水蒸气把液体水托起来,这时你就看到水滴在金属板上不停地跳动、振荡。由于水蒸气的导热性很差,因此金属板的热量不会很快传到水滴上,水滴就能在金属板上维持较长一段时间。若金属板温度很高,蒸气膜层会较厚,水滴维持的时间也就会长些。金属板温度若在500 ℃以上,则会通过热辐射把热量传给水滴,水滴维持时间反不如温度低于500 ℃的情况了。若金属板温度低,由于形成的蒸气膜薄,热量仍可以很快传给液滴使它汽化。液体在金属板上逗留时间最长的温度,称为莱顿佛罗斯特温度,如水的莱顿佛罗斯特温度为300 ℃,白醋为230 ℃等。