大海的蔚藍和廣闊,讓每一個人都想投入它的懷抱。作為地球上最多的物質水。對,我們每天都需要的水。你或許知道它背後蘊藏着驚人的能量,是的,但那是在特殊情況下,比如重水電解後得到的氚,作為核聚變的原料。但你是否知道它在我們的生活中也藏着威力強大的一面!電視裡我們見過徒手破啤酒瓶的精彩表演,這驚奇的表演,演員是怎樣做到的呢?它的後面隐藏着怎樣的物理知識呢?我們常常會看到演員會往瓶中加入水,然後用力擊打瓶口,瓶底順勢而破。而未加人水的瓶,無論用多大的力去擊打,其瓶底都不會被擊破。
難道是這瓶中的水将瓶底擊破的嗎?是的!沒錯!是水将瓶底擊破的,不是演員那隻用盡全力的手。而水又是如何做到的呢?演員在擊打瓶口後,瓶底的水又究竟發生了什麼變化?看下圖。
看見了吧!瓶體在沖擊力的作用下急速向下運動,讓瓶底上部的水,瞬間長出了許多氣泡,然後氣泡急速破裂收縮,使氣泡上部的水迅速向下移動,将瓶底擊破。這些氣泡是什麼?它是如何産生的,又為何具有這麼大的能量将瓶底擊破?其實這些氣泡又叫空泡,是水蒸氣。我們都見過水燒開時那沸騰的氣泡吧,那也是水蒸氣,但那是在100°時産生的,而瓶中的水卻是常溫,為何也會産生氣泡呢?這就要引入另外一個概念了,壓力。
可以看出,當壓力降低後,水的沸點溫度也降低了,這就是瓶中處于常溫的水也會産生氣泡的原因。當壓力急劇降低時,水立刻産生氣泡,當壓力恢複時,氣泡周圍的水會急速向氣泡中心移動,氣泡破滅産生巨大能量。而這一切是在百分之一秒的時間内産生和結束。時間之短,能量之大,不得不令人折服。
這一現象在輪船高速旋轉的螺旋槳,水利工程中的排水渠道,及輸水管道中都會存在。空泡破裂時,對其旁邊的物體造成沖擊,在衆多氣泡破裂時,釋放的能量是巨大的,對設備造成的損壞也是巨大。或許某天你在遊船上享受着溫暖的陽光和美麗的大海時,而你所乘坐的遊艇的螺旋槳正在接受着無數空泡破裂所造成的沖擊,讓它一點點被侵蝕掉。這一現象有一個專業術語“氣蝕”。
氣蝕在水管的閥門,堤壩的洩洪通道都會出現,其結果是閥門和通道的損壞。
在軍用艦船以其先進的功能性船舶的螺旋槳上為了避免或減少氣蝕,常不會選擇将螺旋槳直接暴露在水中,而在其外圍加上一個錐形的外殼,當螺旋槳轉動時,讓處于葉輪處的壓力升高,提高水的沸點,從而減少空泡的産生,減少氣蝕的發生對螺旋槳造成損壞。
空泡産生破裂對設備能造成巨大的損壞,但這種現象有其有利的用途的嗎?當然事物都具有其兩面性,其有利的方面也表現的其為突出,化工換熱器的積垢清洗一直是個困擾化工企業的難題,利用空泡破裂所産生的巨大能量,對設備表面的積垢進行清除,其清洗效果顯著。
,
更多精彩资讯请关注tft每日頭條,我们将持续为您更新最新资讯!