肥皂泡破裂时,温度达到2万℃,高于太阳温度,为什么不烫?

吹泡泡是小孩子们都喜欢的活动,每逢节假日,广场乐园内总少不了小孩子吹泡泡和打泡泡的身影。不过你可能难以想象,如此轻盈的一个肥皂泡,在破碎的一瞬间温度可以超过20000℃,要知道太阳表面温度尚且5000℃,这基本上已经达到了太阳表面温度的4倍。

 

有的小伙伴可能会疑惑,既然肥皂泡破碎温度这么高,自己平时很喜欢拍泡泡,手为什么没事?泡泡爆炸都两万度了,那洗个澡不得炸了?

的确,这违背常识。一个泡泡真的会产生这么高的温度吗?

首先我们要知道,“温度”其实并不是我们平时所理解的“冷、热”,微观上来讲温度是物体分子热运动的剧烈程度,是物体分子运动平均动能的标志,通俗点讲就是分子运动的快慢。我们所说的“冷”和“热”只是人体温度感受器对于分子热运动的直观感受。

 

所以说,肥皂泡能达到20000℃仅代表其破碎时分子运动速度更快而已。不过为什么构成肥皂泡的分子能产生如此高的速度呢?

太阳我们都知道,它是一枚标准的恒星,其热量来源于恒星核心的热核反应。核聚变不断放出光和热,赋予粒子极高的能量,促使粒子高速运动。热核反应每秒钟可以释放几十亿枚核弹的能量,其核心温度高达1500万℃,能量之大温度之高足以让远离核心696300千米的太阳表面维持5000℃的高温,没有物质能够在如此高温下维持固态。

 

而肥皂泡则不同,其破碎时产生的高温直接来源于人吹泡泡时对泡泡水做的功(即人出的力)。肥皂泡之所以能够撑起表面稀薄的肥皂水,形成一个圆球,主要是因为其内部气压压强比外部压强高,就跟吹了气的气球一样。

而肥皂泡的稳定存在依赖于表面的张力,即表面能。一旦肥皂泡被破坏,张力平衡会被瞬间打破,内部的高压强会在瞬间找到“泄气”的地方,喷薄而出的空气会阻止肥皂泡张力恢复稳定,因此肥皂泡就此解体。

 

而在解体过程中,肥皂泡原先用以维持张力的表面能会转换成分子动能,虽然总能量不大,但是由于分子密度高,且数量少,也足以将分子转化成高能粒子,使得温度瞬间升高到20000摄氏度。而维持肥皂泡的表面能则是在人吹泡泡的时候发力赋予的。

肥皂泡在破碎时会因为能级高而发光,发光时间约为100皮秒,即一万亿分之一秒。也就是说,肥皂泡在破碎时,其能级最高点仅能维持一万亿分之一秒。如此短的时间根本无法对人体造成任何伤害,而且肥皂泡重量很轻,粒子数量也少,破裂时向四处扩散,打击到人体的粒子数量也少,因此人类根本不会有任何“热”的感觉。

 

由于持续时间实在太短,其破碎时升高的温度仅能通过精密仪器捕捉其发出的光来间接计算得出。

微观世界是多么的奇妙啊。对此,你怎么看呢?

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