为什么烧滚的水滴入一滴油不会炸,而烧滚的油滴入一滴...

为什么烧滚的水滴入一滴油不会炸,而烧滚的油滴入一滴水会炸?的头图

要理解这个问题,我们就要从理解为什么油锅中的水为什么会炸开始

爆炸=急剧膨胀

我们全部所有人都知道纯净物有三态——固、液、气。同一物质的固态与液态的体积通常差距极小。但是气体却完全不同,我们初中的时候学过一个知识,气体的体积决定了其分子数量,也就是说组成气体的分子其本身大小与气体状态的体积并没有关系,还记得吗?1摩尔的任何气体其体积都是22.4L,1摩尔是指其中的分子数为6.08×10^23个。

那么气体与固液态的体积差距有多大呢?差不多是1000倍。而在我过去有关面粉爆炸的文章中就说过,在极短时间内发生体积急剧膨胀的现象就是爆炸,无论是高压锅,还是火药,抑或是超新星都是如此。

同样的道理,如果某物质在极短的时间内气化,也会发生爆炸。

食用油的沸点相当高,花生油可达340℃;菜子油可达355℃,而因为水与油是不相溶的,所以水滴进入油锅的高温中时就会急速沸腾膨胀从而引发爆炸。

炸油的另两个条件

但仅仅如此还是不够的,为什么水滴直接落在烧红的铁上不会炸?

这里有两个原因,第一个是因为莱顿弗罗斯特现象,这是由科学家莱顿弗罗斯特在1756年发现的,水珠与高温物体的接触面会出现涌动的蒸汽层,而气体的导热能力差,所以水珠无法迅速吸收热量,沸腾的速度也就大大降低了,利用这个原理,任何一个人都可以做到脸接液氮,手拍钢水。

第二个原因是缺少约束,虽然我们知道煤气泄漏也会导致爆炸,但其实威力与真正的炸弹相比还差得远,军用武器都有强力的约束力,让体积膨胀时的能量可以被积累起来,产生更大的破坏。

而水之所以能在油锅中爆炸,正是因为它的另一个特性——密度大于油。

水分子按常理不应该有这么重的,但是因为氢键的作用,水分子间的距离被接近了,让它成为了极少见的液态密度比固态还大的物质。食用油的密度通常为0.92克/立方厘米,水是1克/立方厘米;水滴会深入油下,这样就同时满足了前面两个条件,包裹的油让水滴无法产生莱顿弗罗斯特现象,快速吸热。而油本身的重量与粘滞度产生了一定的约束效果,于是水沸腾的能量就在瞬间爆发,形成爆炸。

现在我们知道了油锅炸水的原理,自然也就能理解为什么在沸水锅中加油不会炸,当然是油根本不可能在水锅中沸腾的原因了。

闷声作大死时间

那么,就这么认命了吗?当然不是,让我们用科学挑战它,让水锅也炸起来。

这里有两个思路,一个是让水锅快速沸腾起来,另一个是用一种合适的物质替换油。

如果想在一锅水中加入某种物质就能令其吸收大量的能量从而发生爆炸级的沸腾是不可能的,因为有莱顿弗罗斯特现象,所以让水沸腾的能量必须要事先就存储在水中,而恰好就有这样一种现象,你们可能在网上也看过相关的视频——过冷水与过热水。

还是因为氢键的作为,导致水的凝结与沸腾都是一个非常复杂的过程,并不是温度到了0℃就一定会结冰,也不是温度到了100℃就一定会沸腾,如果是纯度相当高的水在静止的情况下被冷却或加热,就可能形成低于0℃或高于100℃的水。这时只需要一个“破局者”,就可以让压抑已久的水分子“揭竿而起、一呼百应”,可以是一个扰动,也可以是一个异物,都可以打破这种“万马齐喑”的状态。

那么自然,一滴油也可以,杯中的水会立即进入暴沸状态,对吃瓜群众生成巨大杀伤。

你问我如何制作一杯过热水?用微波炉呀,水一定要纯净,杯子一定要干净,还有就是……你的保险一定要买够了。

第二个方案是要复制水炸油锅中发生的事情,只不过是将油替换成水,将水滴替换成一种特殊的物质,由上面的分析我们知道此物质需要满足三个条件:

与水不相溶

密度大于水

沸点低于水

真的有这样的物质吗?

还真有!卤代烃家族中就可以找到,我们以氟代烃为例,这是一种用氟原子替换掉烷烃中的氢原子产生的化学物,它们既不溶于水也不溶于油,还拥有相当大的密度。

最妙的氟代烃家族的沸点从四氟甲烷的-128.1℃到特氟龙(聚四氟乙烯,可以看作n碳氟代烃)的327℃ 都有分布,于是我找了几个合适的成员:

全氟正戊烷,密度1.63 g / mL,沸点28°C

全氟正己烷,密度1.69g / mL,沸点56°C

全氟正庚烷,密度1.71g / mL,沸点83°C

这些都是滚入沸水中即炸锅的液体,虽然我还没有试过,但是应该八九不离十,保险买够了的童鞋可以试一试。

           

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