文章
別對著開水尿尿,根據馬拉高尼效應,熱水會逆流而上燙到小丁丁
2023/10/02

網友們的奇思妙想總是令人驚嘆。比如有人說,既然四川是個盆地,那麼把這個盆地灌滿水,豈不是能造一個是世界上最大的淡水湖?還有人說長白山是個休眠的活火山,那麼把長白山炸了,里面的巖漿流到渤海,這樣豈不是就能得到用不完的黑曜石了?

如果說水淹四川盆地和炸掉長白山難度都太高,那麼來個難度低的:對著開水尿尿會燙到小丁丁,這個說法真實嗎?先別急著否認,這個說法還真有些科學理論支持,那就是馬拉高尼效應。

馬拉高尼效應

1899年圣誕節,一個英國科學家做了一個有趣的實驗。 他通過人為干預,造出了一種某一點更薄的肥皂泡。隨后他用顯微鏡觀察,發現泡沫膜表面的其他液體會迅速流向這個薄點,使泡沫膜表面厚度變得平衡。

ADVERTISEMENT

換言之,泡沫膜具有一定的自動修復功能,這就是著名的馬拉高尼效應。

馬拉高尼效應最重要的一點就是液體的表面張力。因為液體的分子在內部相互吸引,但在表面上只有一部分分子與空氣接觸,因此它們會受到比較強的吸引力,導致液體表面呈現緊繃的狀態。表面張力使得液體表面呈現出一種薄膜的形態,類似于彈性薄膜。這種薄膜的存在使得液體表面具有一定的彈性和耐拉伸的性質。 當外力作用于液體表面時,表面張力會產生一個反作用力,試圖使液體表面保持平整和緊繃,抵抗外界的變形。

表面張力的大小取決于液體的性質以及外界條件,如溫度、壓力和存在的其他物質等。一般來說,分子間吸引力越強,液體的表面張力就越大。 同時,溫度升高會減小表面張力,因為分子的熱運動增加,表面分子更容易逃離液體表面。

表面張力的重要性體現在許多現象中,比如水珠的形成、液體的滴落、液體的升降作用、液面的彎曲等。

而馬拉高尼效應指的是液體表面張力的不均勻分布所引起的流動現象。當液體表面存在表面張力的梯度時,液體會在表面張力的作用下產生流動,從低張力區域流向高張力區域,這是由于高張力液體具有更強的拉力。

在肥皂泡的情況下,外界干擾使得泡泡膜的某個區域變薄,該區域的表面張力增大,形成了一個高張力區域。其他地方的液體會受到高張力區域的吸引,沿著表面張力梯度流動到薄膜變薄的區域。 這個過程會持續進行,直到薄膜的厚度恢復平均分布,從而修復了薄的區域。弄懂了這個關鍵點后,再來看對著開水尿尿的問題,就很好解釋了。

ADVERTISEMENT

為什麼不能對著開水尿尿?

開水意思就是煮沸的水,其溫度是非常高的。前面我們也提到過,一般情況下液體溫度升高會導致表面張力減小。這 是由于溫度升高會增加液體分子的熱運動能量,使得分子在液體表面更容易逃離,從而減小表面張力,因此開水本身就具有較低的張力。

而尿液則不同,尿液是由人體代謝產生的液體,其主要成分包括水和各種溶解在其中的化學物質,包括尿素、尿酸、鈉和鉀等物質,這些物質加大了尿液的表面張力,使得尿液與開水之間存在較大的表面張力梯度。 如此一來,人如果朝著開水尿尿,開水就會憑著張力差逆流而上,最終導致小丁丁的燙傷。

搞懂了原理,但是事實上真會發生嗎?事實上馬拉高尼效應的效果并沒有那麼強,20℃的水表面張力為70mn/m,根本不足以使水逆流而上。 所以只要離開水表面較遠,開水并不會燙傷小丁丁。而離得很近時,我們也不必擔心馬拉高尼效應,因為高溫的蒸汽和濺起的水花已經足以燙傷我們了。因此為了保護自己,大家還是不要有對著開水尿尿的想法了。

水真的可以逆流而上

雖然馬拉高尼效應并不足以使開水燙到小丁丁,但它確實可以致使熱水逆流而上,事實上馬拉高尼效應已經使得一些河流出現了「逆流污染」的現象。

2000年,美國佛羅里達州阿爾卡迪亞灣發生了一起嚴重的逆流污染事件。 當地一家造紙廠的廢水處理系統發生故障,導致大量含有有毒化學物質的廢水進入河流,由于表面張力梯度、水流速度、物質濃度等原因,污水從下游逆流向上游傳播。這導致河流的上游水體受到嚴重污染,影響了當地的生態系統和水資源。

除此之外,馬拉高尼效應在生活中也很常見,比如優雅的品酒會就能常常見到。

ADVERTISEMENT

葡萄酒的眼淚

俗話說「會哭」的葡萄酒才是好酒。這并不是說葡萄酒本身會哭,而是說酒液在杯邊形成的細小液滴形似眼淚。 當我們喝葡萄酒時,若輕輕旋轉酒杯后,就會發現酒液在杯壁上形成了淚滴狀的水滴,由于其外表也很像是腿,因此也被稱為葡萄酒的腿,它的形成就是因為馬拉高尼效應。

當葡萄酒在杯中旋轉時,由于酒精含量較高,它的表面張力較低,因此形成了一種「薄膜」,在杯壁上下滑動。葡萄酒的主要成分是酒精和水,其中酒精比水更易揮發,而且越是靠近杯口就越容易揮發。 這就導致液體膜表面出現了張力梯度,杯中的水會向上運動以平衡這種差距。然而重力的作用又使得酒液沿著杯壁緩慢留回杯中,這就形成了葡萄酒的眼淚。

ADVERTISEMENT

早期人們將葡萄酒的眼淚視作評估葡萄酒品質的指標之一,但了解馬拉高尼效應后,我們知道葡萄酒的眼淚并不能單獨確定葡萄酒的品質或口感。它只是葡萄酒的一種特征之一,與其他因素如氣味、口感、酸度和單寧等需要綜合考慮。因此,將眼淚作為鑒定好酒的唯一標準是不準確的,然而它仍然在葡萄酒品鑒的過程中被廣泛關注和討論。 許多葡萄酒愛好者和專業品酒師認為,眼淚的存在可以提供關于葡萄酒結構和酒體的線索,但這需要結合其他因素進行綜合評估。

在葡萄酒文化和品鑒中,眼淚是一種引人注目的現象,它增添了一定的觀賞價值和樂趣。然而,對于普通消費者來說,享受葡萄酒的過程應該是多方面的,包括品嘗、嗅聞和口感等綜合體驗,而不僅僅局限于眼淚的形成。

ADVERTISEMENT

結語

在科學和日常生活中,馬拉高尼效應以其「逆流而上」的特性成為了一個備受關注的現象。我們通過觀察旋轉的酒杯中的液體形成優美的螺旋紋理,深入了解了這一效應的原理和機制。

馬拉高尼效應的存在讓我們不禁思考和探索物理世界的奧秘。 它提醒我們,表面張力和液體之間微妙的相互作用形成了我們所見到的美麗景象。這種現象不僅僅在葡萄酒中出現,還在其他液體和物質中得到了驗證,為我們揭示了一個更廣闊的科學領域。

馬拉高尼效應卻并不足以使熱水快速逆流而上燙傷人體,所以網友的一個奇思妙想算是直接被證偽了。這激勵著我們要更好的學習數理化等科學知識,不能「拿著一半就開跑」。在缺乏這些科學知識的年代,人們遇見無法解釋的現象就歸咎于玄學神學,普通的月食人們認為是「天狗吃月亮」,那種蒙昧的狀態使得人類社會發展緩慢,而近現代幾百年的發展速度遠超過去幾千年的發展,這就是科學的魅力所在。

愛因斯坦認為:每秒30萬公里的光速,人類是無法超越的?
2024/05/08
為什麼會發生宇宙大爆炸?從愛因斯坦到楊振寧,他們都不知道
2024/05/08

ADVERTISEMENT

亮度達太陽27倍,質量是地球33萬倍!天狼星系統為何是個傳奇?
2024/05/06
外星人存在是一場錯覺?地球之外,別的星球真的孕育不出生命嗎
2024/05/06
可怕的真空衰變:瞬間就能毀滅宇宙,現在可能已經發生了?
2024/05/05
旅行者一號距離地球243億公里,為什麼還能跟地球保持聯系?
2024/05/03
地球到底要去哪?秒速630公里向一個方向狂奔,我們卻渾然不覺!
2024/05/03
地球上,山的高度為什麼不能超過20000米?是什麼鎖住了山高?
2024/05/02
恐龍滅絕之前,到底經歷了什麼?你以為是一瞬間,其實是漫長處刑
2024/05/01
宇宙起源于138億年前,那麼宇宙在誕生之前,到底是什麼樣子的?
2024/05/01
美國使絆子無果,嫦娥七號反而大突破:參與國增加到7個,遠超嫦6
2024/05/01
宇宙到底有沒有邊緣?預計星系至少有2萬億個,九成以上是未知
2024/04/30
比太陽大21倍的黑洞,竟以95%的光速在自轉!靠近會發生什麼?
2024/04/29
遠超音速!地球自轉轉速高達463m/s,為啥人類不會被甩到外太空?
2024/04/28
來自天鵝座的神秘信號!1萬年前發信,能量高達1400萬億電子伏特
2024/04/28
月球上頻繁出現閃光,美國宇航局為何隱瞞真相?結論終于云開霧散
2024/04/27
從地球到銀河系,天文學家認為:人類永遠無法飛出宇宙?
2024/04/27
二級文明的證明,高維生物「打火機」,造一顆戴森球要多大成本?
2024/04/26
今天才明白,為什麼蘇聯的「挖穿地球」計劃,才突破一萬米就停了
2024/04/24
韓國學者:地球自轉軸偏了80厘米,人類抽地下水的惡果正在反噬!
2024/04/23