
認(rèn)為「潑水成冰」要用溫度較低的熱水,是錯(cuò)誤的。
恰恰相反,需要用很熱的水,甚至是沸水,一般超過90℃才會(huì)有著較好的效果。
原理其實(shí)并不復(fù)雜:
接近沸騰的水,潑出去的剎那,加上強(qiáng)烈的對(duì)流(風(fēng)使得蒸發(fā)更強(qiáng)),才能產(chǎn)生足夠多的水蒸氣。
這些水蒸氣足夠分散,與冷空氣接觸面積大,它們的熱量會(huì)迅速損失。
當(dāng)然,姆潘巴效應(yīng)(Mpemba effect)也是可能的解釋原因:一些相同的條件下,高溫的水比低溫的水冷卻更快。
- 這個(gè)反常識(shí)現(xiàn)象,有多種可能解釋,至今沒有足夠權(quán)威的理論。
一般來說,潑出去的近沸水形成蒸汽后,在溫度低于-20℃的空氣中會(huì)迅速降溫,凝重的冷空氣密度高,無法留住蒸汽,直接凝結(jié)成微小水滴,產(chǎn)生水霧效果(和云形成的原理基本一樣)。
要達(dá)到直接形成冰霧(凝華)的效果,往往需要達(dá)到-40℃以下(成冰的過程熱量變化大)。
所以網(wǎng)絡(luò)上看到的好看效果,其實(shí)大多數(shù)也僅僅只是形成了水霧。
由于水霧非常細(xì)微,是云一樣的白色效果,才會(huì)有人誤解成是冰霧或冰晶。
但總的來說,這是近沸水潑入很低溫度(-20℃以下)的冷空氣中,所產(chǎn)生的效果。
那女子為什么會(huì)失誤?
這是一個(gè)技術(shù)活,而且背后暗藏著物理學(xué)原理。
我來進(jìn)一步分析。
水蒸氣凝結(jié)成水霧的效果,由牛頓冷卻定律所決定:
?為對(duì)流換熱系數(shù),大多為經(jīng)驗(yàn)結(jié)果,且與空氣流動(dòng)速度正相關(guān)。
A為換熱表面積。
ΔT為溫差。
由于潑出去的水要盡量接近沸騰,而水凝結(jié)需要0℃,所以我們可以認(rèn)為ΔT是90℃~100℃的固定值。
那么水蒸氣散失的熱量 Q,只由流換熱系數(shù) ? 和表面積A所決定。
換熱系數(shù) ? 由流速所決定,也就是說潑出去的水流速要足夠的快,熱量損失才足夠多。。
表面積A由水霧的分布范圍所決定,這說明潑出去的水要足夠的分散。
有流速,水霧自然能潑得足夠的遠(yuǎn)。
要增加面積,就需要手臂的開合度足夠大,揮出足夠大的圓弧。
也即,需要大臂展、大力揮舞。

如果力量小,臂展也小,那么有沒有可能達(dá)到「潑水成冰」的效果呢?
當(dāng)然是可以的。
那就是用更少量的水。
少量的水形成效果,需要的潑水速度和范圍都會(huì)更小一些。
如果你潑水的量太多,而且速度還不夠快,弧度不夠大,效果就會(huì)大打折扣。
我們?cè)賮砜纯催@個(gè)效果:
這個(gè)小伙不僅潑的水非常多,而且速度不是很快,手臂伸展度也不夠。
因此潑出去的水,散得不夠開,這導(dǎo)致近沸水大量集中。
近沸水蒸發(fā)的速度不夠快。
一邊下落,一邊蒸發(fā),一邊凝結(jié)。
乃至于大量的液體,接近地面才成片蒸發(fā),成片的凝結(jié),且有一部分滾燙的水尚未完成第一步的蒸發(fā),直接落入了地面。
也就是說,如果這個(gè)小伙潑水的時(shí)候,不是朝著身后破出,他一定會(huì)燙傷自己。
而本次新聞的當(dāng)事人,所用的壺甚至比動(dòng)圖中的小伙的更大,也非常的深,水量看起來也很多。
但很明顯,她手上的力氣也比較小,潑出去的水速度不僅低,而且動(dòng)作也并不夠舒展(雖然胳膊的弧度足夠的大,但收著的)。
同時(shí)她也沒有像上圖中的男孩一樣,盡量讓沸水避開自己的身體。
大量未蒸發(fā)的近沸水,直接落在了她的身上,這是造成她燙傷的根本原因。
最近哈爾濱晚上的溫度,差不多正好20℃左右,是需要近沸水才能產(chǎn)生「潑水成冰」效果的。
如果使用80℃左右的水,不容易產(chǎn)生快速蒸發(fā)水霧(需要更大的力量、更快的速度),水如果潑不開,同樣會(huì)燙傷自己。
依據(jù)前面牛頓冷卻定律的分析,我們可以得出這樣的結(jié)論:
想要達(dá)到「潑水成冰」足夠好的效果,首先氣溫要足夠低,其次要用近沸水,水量不能太高,一杯水或者一小瓢水就足夠了。
為了增加水潑出去的幅度和角動(dòng)量,最好使用帶把的水瓢。
例如,這樣的(瓢越小,操作越容易):

潑的力度要足夠大,足夠迅速,身體要足夠的舒展。
如果沒有足夠好的潑水條件,那么應(yīng)該盡量減少潑水的水量。如果條件不夠,依舊還要用較多的水量,一定不要垂直潑灑,避免直接落在自己身上。
對(duì)于不熟悉、沒有經(jīng)驗(yàn)的人,建議從本回答第一個(gè)動(dòng)圖中的女孩那樣開始嘗試。
先用少量的近沸水,用小杯子裝著潑出。
經(jīng)過反復(fù)練習(xí),掌握好技巧后,可以用小杯子朝著頭頂快速破出,并增加幅度,潑出足夠的面積。
有了足夠的經(jīng)驗(yàn)后,再換用更大的容器,潑出更大的力量和速度,從而最終得到最佳理想的「潑水成冰」效果。
切記,一定要循序漸進(jìn)。
切勿貿(mào)然進(jìn)行高水量、高難度潑灑,像新聞中女孩那樣最終造成二級(jí)燙傷。
切記。
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