【题】如图所示,将刚刚沸腾的茶壶从火上拿下来时,据说是可以直接放在手掌上面的。虽然水已经沸腾,但是却不会烫伤手掌,手在几秒钟过后才会有灼热的感觉(本人并没有做过这种实验,但是有胆大的学生曾经做过,并证实了这一点)。你知道这种现象是怎么回事吗?
【解】首先可以肯定一点,上面所述内容是真实的。但是,对上述现象的解释并不完全正确。很多人认为,手之所以感觉不到沸腾的茶壶的热量,是因为在包括壶底在内的茶壶壁上热量传导交换互相影响,从而有所消耗,进而使壶底的温度有所降低,这样就保证了沸腾现象的进行。这种壶内的热传递会随着沸腾停止的时候而停止,于是手会感觉到热。
这种解释是不正确的。因为它说明不了手为什么碰触到壶底却安然无恙,而触到壶的侧壁就会烧伤。另外,刚才解释的荒谬性还可以用事实来证明:因为汽化作用,与壶内的水的温度相比,壶底的温度是不可能比它还低的。此时要知道壶里的水的温度在100℃左右,已经足以把手烧伤了。
真正的原因在于有一层细微的气泡布满在刚烧开的壶底壁上面。它的隔热性能是很好的,因为壶底铝的热容量较小,当用手托壶底时,壶底与手温很快就平衡了;而由于一层气泡会将壶中水的热量隔离,使手感觉不到发烫。气泡在壶底温度降到150℃以下的时候,就不会产生了,手便一下就会感觉到热量。
只有在壶底光滑的情况下实验才能成功。过于肮脏或者是粗糙的金属壁对这种现象的发生都会产生影响。