熱能-石蠟-姆潘巴效應談起

莆田新聞 · 2019-09-25 21:28
原标題:姆潘巴效應談起
本網2019年09月25日訊:姆潘巴現象是指在同等體積、同等質量和同等冷卻環境下,溫度高的液體比溫度低的液體先結冰。50年來姆潘巴現象至今沒有一個使人信服的結論,今天我不是來讨論姆潘巴現象是否存在,而是在做這個實驗時發現的另一現象:就是在同等體積、同等質量和同等冷卻環境下,溫度高的液體所結的冰比溫度低的液體所結的冰在同一室溫裡先融化。這個現象在我做了數十次的實驗卻看不到姆潘巴現象發生,,但不管是用自來水,糖水,牛奶所結的冰都會是熱水結的冰先融化,由于熱水會蒸發,為了使實驗更正确,在做實驗前要先取100克熱水放在冰箱裡,結冰後再測一下質量,比如是98克,,那末我們做這個實驗要用100克冷水和102克熱水,要把蒸發量加進去,,完全結冰後還要在天平上調整一下,把重的冰塊上面要用刀刮掉一點,使襾個冰塊質量完全一至,這個實驗結果每次都會是熱水結的冰先融化,,由于水會蒸發對實驗的正确性會有一定影響,下面我們改用石蠟來做實驗:

  石蠟的溶點在47--64C度,比室溫高,做這個實驗就可以用冰箱也可以不用冰箱在室溫下也可進行,石蠟沸點在300--500C.把熱的石蠟加熱到200c左右它不會沸騰蒸發,在凝結的過程中質量不會減少.,結論會更正确.,實驗是這樣進行的:

  取2個相同的燒杯,裡面放入約半杯質量相等的石蠟,分别給它們加溫,一個燒杯裡面的石蠟完全融化後就仃止加熱,另一個燒杯繼續加熱至200C度,以後将兩燒杯放在冰箱裡冷卻,侍燒杯裡石蠟完全固化後放入裝有熱水的鍋裡,鍋裡的水溫在80c度左右,這時燒杯會浮在水面上,我們就會看到那個裝熱石蠟凝固的燒杯裡的石蠟會先熔化。這就是我要說的另一現象,由先結冰到先溶化。

  為什麼會出現這現象呢?熱的傳遞有三種形式:傳導.對流和幅射,傳導我認還為可分為以下幾種形式,一種是放熱,熱量從系統的一部分傳到另一部分或由一個系統傳到另一系統,它是以物體的導熱性來決定傳導速度,而另一種是吸取熱能,它是低溫系統對高溫系統熱能進行快速獲取,而系統的導熱性不起主要作用,(例如我們把燒紅的鐵放進水裡等),還有就是吸熱和放熱同時進行,我們也可以把這種快速吸取稱為迫冷(被迫冷卻)或超冷(超級冷卻),也就是說放熱是溫度髙的系統漸漸把熱能傳導給另一系統直到溫度一至的過程,吸取熱能是溫度低的系統把另一溫度高的系統熱能奪取的過程,以下我們把快速吸取熱能稱為迫冷,是強迫冷卻意思。

  快速吸取熱能是造成溫度高的液體所結的冰比溫度低的液體所結的冰在同一環境裡先融化的關健。冷水和熱水結的冰我們目測雖外表基本一至但裡邊的結構如透明度和結晶狀結構等就明顯不一樣。由于冰和石蠟在顯微鏡下難以觀察,為了能更清楚說明裡面的變化,就用經過迫冷處理的鋼鐵另件來說明。

  一個在機床上加工完畢的鋼另件,在顯微鏡下它的金相組識是奧氐體結構,但經過淬火(迫冷)處理後(就是把它加熱到800C度後在水裡冷卻)就變成了馬氐體結構了,也就是裡面的分子排例晶格發生了變化,改變了它的的物理性能和分子間的相互作用的勢能,這種勢能是來源于迫冷時一部份熱能轉變為勢能保留在原系統裡,它的内能增加了,在機械制造中用這種工藝處理後的零件硬度會增加會更耐用。當我們再将它加熱,分子間相互作用的勢能又轉換為熱能釋放出來,所以就出現熱水結的冰先融化的現象,也就是說熱水結的冰在融化過程中有部份內能轉化為熱能,所以會先融化,鋼另件從奧氐體轉為馬氐體必須要在一定溫度範圍内進行迫冷(淬火),否則是不會轉為馬氐體的,這時它的內能就不會增加,我們做一個實驗;取二根相同的鋼條用手拿着将它的一端同時在砂輪上打磨,打磨時與砂輪接觸處會發熱同時向另一端傳遞,當我們手感覺到鋼條發熱時就停止打磨,把其中一鋼條慢慢放入水中,在放入水中過程中手會感覺到比另一沒放入水中的會燙一些(人的皮膚可感覺到0.1C度的變化),從這實驗可說明在迫冷時一個溫度髙的系統被另一低溫系統迫冷時,有一部份熱能會向另一方向轉移,會出現一個比原來溫度更髙的區域。上面我們提到迫冷會改變一些物質的物理性能,在當前的工業生産和日常生活中廣泛應用,機器生産中熱處理是不可缺少的一道工序,在日常生活中玻璃加熱迫冷後成為鋼化玻璃也被廣泛應用,迫冷同時也會更變一些物質的化學性能,我們取二塊相同的鉻12工具鋼,一塊經過迫冷(淬火)處理,把它們都打磨光亮,那塊經迫冷處理過的放幾年還光亮如新,而另一塊沒經迫冷處理的沒幾個月就暗淡無光還有鏽點,

  用迫冷效應也可重新解釋一些現象,如紹興的一句俗語:“一日赤膊,三日頭縮。”這是民間的天氣諺語,意思是一天天氣突然熱起來,接下去會有三天的寒冷天氣,這現象雖有許多解釋總是不能另人信服,如用迫冷現象來解釋就是冷暖空氣相遇,暖空氣裡的熱能一部份被冷空氣獲走另一部份會向暖空氣的一側轉移,所以在汵暖空氣交會的暖空氣一側會出現一溫度稍高的一個區域,但它很快會被冷空氣吞沒,就出現“一日赤膊,三日頭縮”的現象。

  由于迫冷會改變一些物質的物理性能,我有幾點設想;

  一,金剛石和石墨是碳的同素異形體,金剛石是硬度最大的物質、不能導電,而石墨的硬度小、導電性好,化學性質較金剛石活潑。石墨在高溫、高壓下可形成人造金剛石。也是貴重寶石。當前人造金剛石雖有多種制造辦法,但人造金剛石的形成機制尚是一個仍在探讨中的複雜問題。我想把石墨加熱到2000c度再在液氮中迫冷,是否會制造出金剛石呢,如成功就能低成本高産量又安全生産金剛石。

  二,迫冷會使一些物質内能増加,如石墨和金剛石完全燃燒,金剛石放出的熱量就多百分之四左右,在未來的宇宙航行中如所帶燃料進行适當處理,使它的内能增加百分之十也是非常寶貴的。

  三,火箭發動機材料如果隻是有點浮鏽問題不大,但如果嚴重生鏽影響就大了,當前國外不公開材料成分、工藝,卡我們脖子,材料的成份還可以分析出來,而工藝就不可能了,進行淬火(迫汵)處理可提髙它的防腐蝕性能是大家都知道的、是否可再經過深冷(—200c度)處理,深冷處理過程中,可将大量的殘留奧氏體轉變為馬氏體,進一步提高其防鏽性能。

  以上幾點隻是我的瞎想,我不是以上的專業人員,我的依據就是以上的實驗,從熱水結的冰先溶化開始一直談到了鋼化玻璃,天氣,宇宙航行,火箭發動機,看似有點離題但我認為還是在題内。寫好後沒地方發表,今天把它修改一下放在我的微博上.,哈哈哈。

  諸聲商 2010,3,7于溫州2018,8,1修改
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