氣泡是氣體在固體或液體表面或內部,以球狀或半球狀形態存在的形式。隨著人們對氣泡認識的逐漸深入,揭示出了其中的許多奧祕。
讓肥皂泡熱過太陽在Sunny下吹大一個個肥皂泡,閃爍著光亮的肥皂泡飛起來,眨眼間又破裂不見。在玩肥皂泡的時候,很少有人想過,肥皂泡在破裂的一瞬間,溫度竟然可以高過太陽表面溫度的幾倍。現在,科學家通過成功的實驗證實了這一事實。
肥皂液體被頻率為2萬~4萬赫茲的超聲波吹大之後,其中的原子、分子之間彼此碰撞而形成高能粒子,進而形成物質的第四種狀態,即等離子態。因此,當肥皂泡猛地收縮時,它的內部會變得非常熾熱。肥皂泡破裂的一剎那,溫度陡然上升並釋放出光子、產生髮光現象。由於破裂瞬間產生的高溫十分短暫,而且出現於很小的空間,對此時的溫度狀況無法用溫度計直接測量。
而且,普通溫度計也不可能測量如此高溫的物體。在這種情況下,需要採取對所釋光進行分析的方法來測量溫度,由此得出肥皂泡破裂時的瞬間溫度大約是20000℃,要比太陽表面的溫度高出幾倍。
科學家在很早之前就在理論上預言了肥皂泡破裂會產生極高的溫度,但是一直沒有實驗的證據。現今,科學家直接測量到了這個溫度,並在單個泡沫中觀察到等離子體。由於觀測到的光來自迅速收縮的泡沫的外表面,據此推測在泡沫表面的內部,溫度應該更高。有人推測,瞬間高溫說明在肥皂泡中也許發生了特殊情況的核反應,也就是說,一個個肥皂泡就是一個個“人造小太陽”。
“泡沫鋁”是一種多孔金屬材料,它兼有金屬特性和氣泡的特性。經過“發泡”處理後的金屬鋁材,在材料內部充滿了空心孔隙結構,從而使材料的密度減小到每立方米300~1000千克,與一般的木材相當。不僅比相應體積的鋁材要輕得多,而且可以像木頭一樣漂浮在水面。
英國劍橋大學的科研人員為了使“發泡”鋁材的內部微孔更加符合需要,對新的製造工藝進行研究。方向是製取孔徑細密均勻的鋁材,使單個孔徑為1毫米。斯洛伐克科學院機械材料研究所的科研人員,根據人和動物骨骼內微孔狀結構而引發出新奇的構想,通過將這種微孔結構植入鋁材之中,開發出了更為新型的“發泡”鋁材。
由於“發泡”鋁材具有奇異的內部結構,從而成為具有材質輕、強度高、吸音效能好、緩震效果佳、電磁相容作用顯著等特點集於一體的特殊金屬材料,應用前還十分喜人。可以用於製造汽車、電梯及傳送裝置上的耐震部件,還可以用作各種建築物和交通工具上的隔音材料、耐溼材料、防火材料、耐高溫材料和耐氧化材料。
在電子電氣裝置中可以製造新型散熱片和輕型電磁屏障。在航空工業中,“發泡”鋁材製造飛機機翼,在飛行時可以減少空氣的阻力,提高飛機的安全飛行係數。在建築工業中,泡沫鋁材可以用來製作內外裝飾、隔音牆、天花板、門窗、間壁、遮蔽牆等。現在,泡沫鋁材的應用領域在不斷地擴充套件。而且,還有越來越多的科學家,關注發泡鋁材的研製和開發應用,它的未來前景是十分美好的。
冷水也“沸騰”1915年的春天,一艘英國魚雷快艇駛入大西洋進行試航。當艦艇機器以最大轉速工作時,航速沒有繼續增長,而船尾後面卻泛起了翻滾的泡沫。與此同時,魚雷艇開始抖動起來。當試航結束回到基地後,人們發現艦艇的螺旋槳被損壞到破爛不堪的程度。兩年之後,著名的英國物理學家瑞利勳爵找到了癥結所在:在艦船行進的軌跡中生成大量微小的氣泡,這些氣泡首先向外膨脹,然後在瞬間向心爆裂。這樣一來,所有的能量在極小的範圍內集中釋放,從而產生很大的破壞力。此後,經科學家的不懈探索,終於弄明白艦艇周圍的氣泡是由於海水的“冷沸騰”所致。
眾所周知,液體的沸騰和所受到的大氣壓力有關。在一般正常壓力情況下,液體在到達沸點溫度時便沸騰起來。例如,水在到達100℃沸點時便“開”了,不住地翻滾著氣泡。然而,當液體所處的壓力條件低於一般正常壓力時,在低於沸點溫度的情況下,它也要產生沸騰現象。比如,當密閉容器中的水面壓力為4毫米汞柱時,水在4℃時就可以沸騰。像這樣,液體通過減壓而在非一般沸點溫度條件下達到的沸騰狀態,就是“冷沸騰”。
螺旋槳轉動產生的聲波在水中傳遞,可以使水下形成低壓區與高壓區。“冷沸騰”是液體在低壓條件下產生的一種現象,當然在轉動的螺旋槳周圍也要隨時發生。液體在處於“冷沸騰”狀態時,整個體積內都在蒸發,生成大量的汽泡,從而使液體內部形成一個個“氣穴”。但是,這種“氣穴”是不穩定的,在高於形成它的壓力條件下,就要在一剎那之間猛然發生凝結而消失。並且在凝結消失過程中,圍繞氣泡的液體質點以極大的速度互相沖撞,形成高達上萬個大氣壓的強大壓力。
據科學家測定,這種壓力對於周圍的物體,諸如木材、金屬、橡膠、塑料、玻璃、混凝土等等,均可以產生極大的破壞力。特別是隨著各種裝置速度的提高和功率的增加,帶來的危害程度也會越來越嚴重。於是,人們千方百計尋找制服它的辦法,例如防止“氣穴”的產生或是從液體中去掉溶解在它裡面的氣體。在內燃發動機等封閉系統中,科學家還找到塗敷防護劑的方法,以保證物體表面不受“氣穴”的侵害。
海洋“打嗝”危害大海洋底部形成的有害氣體,會以氣泡形式冒出洋麵。大量氣泡氾濫成災,會毀滅地球上的絕大多數生命。科學家根據資料資料推斷,有史以來,海底有害氣體已經將地球生命毀滅數次之多。
研究人員證明,“殺手”是一種個體很微小的細菌。這種細菌只需大量Sunny和極少量氧氣就能旺盛地生長,並釋放出硫化氫氣體。這種氣體即使濃度很小,也會使生物致命。人們通常將它稱為“陰溝臭氣”。
究竟是什麼原因導致這種有害細菌大量生長呢?科學家認為,很久以前地球發生的火山活動,導致大量:氧化碳釋放到空氣中,致使海洋溫度升高。只要海洋升溫,其中的氧氣就會散失,而有害細菌則會趁機佔據上風。
目前,全球變暖的趨勢使得海洋“打嗝”的條件逐漸成熟。當今海洋底部有好幾個地方,都出現了釋放硫化氫的細菌。對此,科學家們很擔心。當然,也須引起全社會人們的足夠重視。