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肥皂泡破裂瞬間有2萬℃,是太陽溫度的4倍?離譜謠言從何而來?

2024-03-25科學

「一個小小的肥皂泡 ,破裂瞬間能產生20000攝氏度 的高溫! 是太陽表面溫度的4倍之多。」

以上這條訊息在各大網路平台流傳甚廣,許多人都大受震撼。然而,這是真的嗎?

先說答案,假的。 那為啥會產生這樣的謠言呢?這確實不是電洞來風, 有一種泡泡破裂確實能達到2萬℃ 高溫, 但並非我們熟知的肥皂泡。

那這種泡泡究竟是什麽呢?為啥肥皂泡不可能達到如此高的溫度?

這就需要先來了解一下肥皂泡是怎麽樣形成的,又是為什麽會破裂的。

肥皂泡實際上就是由 肥皂分子、水分子和內部的空氣 所構成的。大家可以將肥皂分子想象成一個個小圓柱體,他們一邊是親水的(可以和水接觸),一邊是疏水的(會把水排開)。

他們緊密的連線在一起就會形成一端親水,一端排水的狀態。這樣的情況再充入空氣,就形成了一個漂亮的泡泡了。

而隨著泡泡慢慢的升高,上面的水就會因為地球重力的作用向下聚集, 當下面那一層肥皂分子承受不住水的重量 時, 泡泡就破裂了。

有時候一些外部環境也會導致泡泡的破裂,比如風,接觸幹燥的物體等等。

所以泡泡的形成, 主要就是依靠水的張力作用 ,是很簡單的原理,也不需要像一些作者那樣,用深奧的詞語去解釋。

破謠言,辨真假

回歸正題,一些懂物理的朋友這時也許就想起那些謠言說的了:

「泡泡炸開時會讓分子斷裂,從而就會產生極高的能量,那一瞬間的溫度便可以達到20000℃......因為接觸的時間極短, 我們手上的神經末梢 還沒反應過來, 溫度就已經消失了。」

這一段話是不少宣稱泡泡破裂溫度極高的文章中常用的解釋,其中的錯誤不少,讓我們來一個一個的解釋。

首先泡泡破裂的溫度到底有多高呢?

要知道,太陽每秒透過燃燒大量的物質,透過核融合燃燒才能達到表面5000℃的高溫。

如果一個肥皂泡僅僅透過分子的斷裂,就可以達到高於太陽四倍的溫度的話,那設想一下, 我們不是只要洗洗衣服,多放一點洗衣粉就可以制造一場「超級核融合」了?

事實上,肥皂泡在破裂的瞬間的確可以透過分子的斷裂來獲得能量。

而大量的分子斷裂所獲得的能量匯聚在一起釋放,就可以達到一個極高的溫度。

肥皂泡炸裂時雖然達不到兩萬攝氏度那樣危言聳聽的程度, 但是也差不多可以是在幾百度到一千多度的區間內。

這時,另一個問題來了。為什麽這麽高的溫度卻不會灼傷我們呢?

當然不能以「我們的神經末梢還沒反應過來」做解釋,畢竟傷害不會因為我們還沒反應過來就不會發生了。

希望大家記住一個點, 就是一切拋開劑量只談毒性 的行為都是在耍流氓

首先, 一方面的原因是一個泡泡實在是太小了, 即使是極高的溫度,也只能支撐在一瞬間。

另一方面,是溫度的本質含義的混淆。關於肥皂泡的謠言多數也是因為這一點沒搞清楚,在這裏鉆空子。

在物理學中存在著有效溫度和運動溫度,這兩者的界定也和物體的能量以及物質的稀薄程度有關, 只有密度達到一定程度兩個溫度才能相等。

所以當肥皂泡破裂時,的確存在著很高的能量,產生極高的溫度。但實際上其實並沒有我們想象中那樣的高溫所擁有的熱量,可以說只是「皇帝的新衣」。

高溫泡泡到底是什麽?

謠言肯定不會是電洞來風的,雖然肥皂泡破裂並沒有那麽高的上萬的溫度, 但是有一種泡泡破裂的確會產生極高的光和熱, 也是這個謠言的「真身」。

這個泡泡究竟是什麽呢?這就要從大家都熟知的一種美食說起了,那就是海鮮界的「網紅」皮皮蝦。

很多人可能都想不到, 皮皮蝦其實是一種擁有「特異功能」的物種。

曾經有一位科學家做過一個實驗,她將一只餓了幾天之後的皮皮蝦放在一個傳感器前面,另一邊是食物。

透過測量可以看到, 一只皮皮蝦瞬間揮出的力道達到了150公斤 ! 要知道,李小龍的重拳也只是達到了159公斤而已。

但是透過力度傳感器觀測,科學家還發現了一個現象。那就是傳感器上面記錄了兩次打擊, 而且兩者之間只間隔了半毫秒不到 。

難道是皮皮蝦連續出拳兩次?它的速度甚至連高速攝影機也沒有捕捉到?

其實不是,透過多次的實驗,科學家發現那是因為皮皮蝦速度太快,使得周圍空氣出現了電洞。

因為極高的速度,帶動著周圍的水流振動,其中產生的氣泡會在很短的時間裏迅速坍塌到非常小的體積, 而內部的溫度可能會達到驚人的幾萬攝氏度 ,之後在破裂的過程中釋放發出閃光。

這就是聲致發光現象,另一種我們熟知的美味——手槍蝦,也可以產生這樣的現象。

什麽是聲致發光現象?

最先發現這個現象的是兩位德國科學家,他們為了讓照片可以快速顯形, 於是就在顯影液中放入一台超聲轉換器。

結果他們卻在底片上看見了許多細小的光斑,不過因為光斑存在的時間極短,也因為條件限制,他們並沒有深入的研究。

之後真正讓這個現象出現在大眾視野的是美國華盛頓大學的一個單泡發光實驗。

在高純度去除了瓦斯的水中,註入一個氣泡,就有機會看到氣泡發光的過程。

直到二十世紀,人們終於搞清楚了這一過程的原理,當高強度的聲波透過液體時,在其中產生了一個個中空的氣泡(水中原有的也可以),這就是電洞。

在周圍水壓等因素的作用下,電洞坍塌,過程中溫度升高的同時催化了許多復雜的化學反應,從而產生微弱的閃光。

經過科學家的不斷實驗和測量,在電洞坍塌的過程中,其中心的溫度是可以達到20000℃的,這也是謠言中溫度的出處。

但是我們可以對比電洞和肥皂泡, 二者的產生條件和破裂因素都可以說是毫不相幹的, 溫度自然也就不可能相同了。

聲致發光原理因為產生條件的苛刻以及存在時間極短,所以在我們的生活中幾乎是沒有運用的,相反,它甚至還有一些負面影響。

比如輪船的螺旋槳在執行時, 因為要在水底高速的轉動,所以就會產生許多這樣的電洞,它們都破裂後便會產生大量的能量至使增加螺旋槳的損耗。

不過這樣一個產生高能量的現象依舊吸引著人們去探索和鉆研,科學家們已經對它的套用做出一些假設, 類似於是否可以利用這樣瞬間的高溫來產生核融合。

而有一些學者認為,由於海底運動產生的電洞影響,是否會對海洋生物的分布有影響。

當然,聲致發光現象現在對我們而言還是一個未知鄰域,等待著人類去發現。

而人類的發展,不管在哪一個階段,科學往往是因為有質疑的聲音,才能夠向前發展。

但是就我們普通人來說,我想我們更應該對一些新的鄰域、新的知識保持有一點質疑的態度,特別是在當下資訊交流快速的時代,不能聽之任之。

參考資料:

【用聲波炸出一道光——聲致發光】中科院物理所2019年04月29日

【聲致發光物理】山東大學光學物理研究中心2021年03月08日

【肥皂泡爆炸瞬間,溫度真能達到20000℃嗎?真實情況究竟如何】科學新視界2022年03月14日

【肥皂泡是怎麽誕生的?為啥在陽光下是五顏六色的呢? 】搜狐網2022年01月17日