为了研究空泡产生的机理及其作用,人们从上世纪就开始了理论与实验研究。1895年,英国建造了专门研究空泡问题的小型水洞,随后在本世纪20~30年代,英、德、法、苏、美等国相继建造了较大型的空泡水洞。同时理论研究也取得了相应的进展。
高速水流为什么会冒气泡?原来水在标准大气压下(一个大气压相当于101325Pa),温度达到100℃,水就会沸腾,“沸腾”就是水内部能冒气泡的现象。不同温度下,水沸腾的压强是不同的,这个压强称为饱和蒸气压,也称蒸气压。水在不同温度之下的饱和蒸气压为:
温度/℃020406080100120
蒸气压/Pa600.662338.17381.21493447377101325198490
由此可见,在压强为2338.1Pa时,水在20℃就开了,这种在常温下沸腾的现象,可以称作“冷沸腾”。在海拔4000米以上的高原地面,由于那里的气压低,沸点只有86℃,所以在那里煮东西不容易熟。在压强达到198490Pa时,即约不到两个大气压时,水到120℃才开,这个压强差不多是通常高压锅的压强。
前面说过,流体高速运动,会造成局部压力减小,特别是高速舰船、螺旋桨、鱼雷等在水中运动时,会造成局部水的压强很大,达到常温下的蒸气压。这就是高速航行水中产生气泡的原因。
一旦产生了空泡现象,阻力就会加大,产生气泡会消耗大量的能量。所以船速再也上不去了。如果不采取对空泡问题的特殊对策,那么大部分大船速度将超不过26节(约14米/秒)。
然而空泡对航海带来的危害还不止如此,问题是空泡在低压区形成后,随着流动流到高压区,在那里压力增高,空气泡无法存在而闭合。空气泡闭合会造成类似于爆炸的高压,甚至会达到100000大气压。在这种大气压下,任何金属材料都会被破坏,于是螺旋桨很快便被空泡咬得百孔千疮。类似的问题在大型水电站与大型水坝上也产生过,泄流洞水速高了,水泡可以侵蚀洞壁,水电站涡轮机叶片可以在几天之内被水泡吃掉数十毫米厚。
水滴石穿,不间断的水滴可以将坚硬的石头打穿。起先,人们认为是由于水流长时间冲刷造成的,原来也是由于空泡在起作用。随着高速摄影机的发展,有人以每秒1500张的摄影机对准液滴“着陆”的地方。液滴由圆而扁然后四散溅开,就在这一瞬间在液滴中心附近的一些局部流速相当大,足以达到产生空泡的低压。于是空泡逐渐将坚硬的石头咬去。在涛涛流动的江河中,流水拍击岩岸,“乱石穿空、惊涛裂岸”,水的这种作用,恐怕也是空泡在作怪。
细心的读者可能已注意到:将一杯刚煮开的水泼到地面,听到的是噗地一响,而冷水泼到地面,则听到清脆的啪地一响。这响声的不同也是由于气泡。如果你将一杯新鲜的啤酒泼向地面,响声同泼开水一样。刚煮开的水近于100℃,往地下一泼,水与地面冲击,流体的局部速度较大,因而压强减小,这个小的压强会使流体重新沸腾起来,在地面与水之间隔着一层气泡当然与没有气泡听起来响声不同了,而冷水向地面冲击时局部压强降低不足以使流体沸腾。
拿一把铝壶,烧一壶开水,当水滚开时,你一只手将壶提下炉子并轻轻将壶底放在另一只手上。这时你竟然会发现,这只手可以托起整个茶壶而不感到烫手。这又是水泡在起作用。原来刚烧开的壶底壁上爬着一层细微的水泡。它隔热性能很好,当你用手托壶底时,壶底铝的热容量较小,很快与手温平衡,而壶中水的热量却由于一层气泡的隔热,使手不感到发烫。不信请试试。
本世纪初,人们逐渐认识了超声现象。1917年法国科学家郎之万发明了压电晶体超声波发生器,之后超声波进入了应用研究阶段。值得注意的是,超声波在水中传播引起水的局部高频振荡,这种振荡产生的负压足以产生空泡,从而使超声波在清洗零件,乳化,加速化学反应与粉碎方面得到广泛应用。
也正好是在1917年,英国学者瑞利,首先计算了不可压流体中球形空泡闭合时,可以在中心造成无穷大的压强。当液体是可压时,这个压力虽不是无穷大,但仍非常大。
对空泡的认识至此却远没有终止。早在60年前,人们就发现当把超声波通到水中,顷刻之间水中可以发出光来。这个现象一直没有得到合理的解释。直到1959年人们才论证,光是由空泡破灭时产生巨大能量集中所发出来的。
据较近英国《新科学家》杂志报道,近几年来,人们逐渐用更精确的模型来计算这一现象。先后有3个美国人得到了不同的结果。1986年一个美国人算出气泡破灭可以造成5000K的高温,1993年又有人改进计算,说是可以达到7000K的高温,这已经是太阳表面的温度了。到1994年11月美国我国声学会议上,有人宣布用精细模型并用计算机算得,气泡破灭时的温度可以达到2000000K,这个温度是聚变热核反应所需温度的一半。
如果这些计算理论是对的,我们又能够依靠近代技术去实现的话,说不定空泡还是一条通向可控热核反应的可行途径呢!这是一个多么诱人的前景啊!退一步讲,即使达不到所计算的高温,人们不是也可以利用这一超常的高温去开辟许多新的应用领域吗!
啤酒冒气泡可以带来美味,也可以带来麻烦。同样,空泡可以是危险分子,也可以为人类工作。天下大事,有一利必有一弊。而怎样除弊兴利,全靠对它的机理有充分的了解。倒啤酒尚且如此,对待空泡更如是。
啤酒可不单单是只用来喝的,还可以用来做饭您知道吗?下面就教大家几种简单的啤酒美食。
1)啤酒咖啡:将咖啡煮好后放入少许白糖,凉后冲入啤酒,回味甘醇幽香,是极富"刺激"的饮料,同样有提神、开胃的作用。
2)啤酒焖牛肉:用啤酒代水焖烧牛肉,能使牛肉肉质鲜嫩,异香扑鼻,为餐桌上的佳肴。
3)啤酒炒肉:用啤酒调淀粉拌肉片,按常法炒做即可.由于碑酒中的酶能使肉中的蛋白质迅速分解,故炒出来的肉片更加嫩滑爽口。
4)啤酒炖鱼:将鱼洗净,放在啤酒中浸泡10分钟,捞出调味炖制.炖时,再加入少量啤酒,可减少腥味.味道更美。
5)啤酒蒸鸡:将鸡放在20%的啤酒水溶液中浸泡20分钟,然后依常法蒸或煮,鸡肉嫩可口,味道纯正。
正值春天,青岛的城市上空,秋老虎的威力正盛。啤酒节总是在这个城市较热的时节,给人们带来沁凉的酷爽芬芳。海鲜的肥美和纵情欢乐的味道交织在一起。畅爽、狂欢、熬夜,正常的生活规律被打乱。随之而来的,往往是痛风、啤酒肚成为说不出的痛。在这个属于啤酒的激情狂欢季节,那些琥珀色的琼浆具有说不出的诱惑力,畅享美味的同时,也千万不要忽视了它带来的健康问题。与啤酒有关的知识需要我们去普及。
往前一步是过量退后一步是健康
适量OR过量,结果是不同的。这个道理想必大家都很明白。可是适量又是个让人费解的模糊词汇,那么标准在哪里呢?据了解,现在市场上普通啤酒的麦芽糖度一般在10度至11度,发热量约为158卡/100毫升。而一个健康的成年人,一天所需的热量在1500卡左右。根据测定,饮酒安全量的个体差异性很大,为安全和健康考虑,一般人每天饮用啤酒不宜超过两瓶。
科学研究显示,适量饮用啤酒,既可为人体提供丰富的营养素,又兼有调节生理功能和新陈代谢的作用。而过量饮用啤酒的人会出现“啤酒综合征”:如“啤酒肚”和“啤酒心”等。专家建议,若每天饮酒量达两瓶(1200毫升)以上者,应以饮用低热量的运动啤酒为宜。
为避免啤酒泡沫溢出酒杯,于是人们往往采用斜倒的方法,看似聪明的倒法并不科学。倒啤酒的方法其实很简单。
先将酒杯洗干净,保证没有油星。倒酒时啤酒瓶与酒杯呈直角,酒液朝向杯子的正中,一直倒到泡沫上升到杯口为止。稍等一下,待泡沫消退一些后,再次向杯子正中倒酒,直至泡沫呈冠状,略高出杯口。放心,不会溢出来的。
曾经有人计算过,好好地倒一杯啤酒大约需要7-8分钟。先慢慢向酒杯中倒入半杯啤酒,待2-3分钟后再倒入少许啤酒,以沉淀酒中的酵母,又过2-3分钟再次倒入少许啤酒,如此反复,直倒到泡沫高度占酒杯的1/5。这样的倒法,家常喝酒并不需要,还有急性子的人肯定也接受不了,不过偶尔为之,说不定试过后发现啤酒的味道确实不同了。
烈日炎炎的日子,喝上一杯冰镇啤酒对很多人来说是件惬意的事。不过专家提醒,虽然夏天喝啤酒好处不少,但过量饮酒可能带来“啤酒病”。
营养师宋新表示,啤酒中含有的二氧化碳能带走体内的热量,因此会让人觉得格外清凉舒爽,酷热天气适量喝啤酒是不错的选择。而且,传统医学讲究夏季多吃“苦”,可以清心去暑、清热解毒,啤酒正是苦味食品的一种。此外,啤酒所含的麦芽、酒花和多酚类物质,能增进胃液分泌,提高消化吸收能力。
啤酒毕竟是种酒精饮品,不能毫无节制地饮用。过量饮酒还可带来“啤酒病”。一是容易伤肠胃。喝啤酒过量,容易使胃黏膜受损,造成胃炎和消化性溃疡,出现上腹不适、腹胀和反酸等症状。另外,如果喝啤酒配咸鱼腊肉等熏腊腌制食品,还容易损伤口腔与食道黏膜。熏制食品所含的亚硝胺在酒精中溶解度很大,会刺激口腔黏膜。二是伤肝脏。美国6家医院联合调查发现,因酗酒而得肝炎的患者中,有24%是喝啤酒的人。三是伤心脏。啤酒虽然酒精含量不是太高,但无节制豪饮,体内的酒精会不断积累,心脏也会受到酒精的持续损害,从而引起心动过速、心律紊乱。四是易致癌。美国癌症专家发现,大量喝啤酒的人,患口腔癌和食道癌的危险,比饮烈性酒的人还高3倍。五是诱发结石和痛风。酿造啤酒的麦芽汁中,不但含钙和草酸,还含有鸟嘌呤核苷酸,它们都能使人体内尿酸量增加,导致结石、诱发痛风。
喝多少啤酒才算适量呢?专家建议,成人每次饮用量较好不超过300毫升,一天不超过500毫升。而且,喝啤酒较适宜的温度在12℃-15℃,此时酒香和泡沫都处于较佳状态,饮用时较为爽口。另外,啤酒不宜与腌熏食品共餐,喝啤酒宜食果蔬等清淡菜肴。
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