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水往高处流

[字体: ] [ 中学生科技网 | 时间:2006-04-12 19:05 ]

在自身蒸气的作用下,液体可以在平面上自行移动,还能往高处走

水往高处流

〖北京〗有道是水往低处流,要使它往高处走,总要额外费些力气。不过科学家最近发现,在有着锯齿形起伏的水平面上,液滴可以依赖蒸气作用自行移动,甚至流向更高处。这种“自推进”的液体将来有可能用于冷却电子设备里的微处理器。

  据英国《新科学家》杂志网站20日报道,Heiner Linke和他在美国俄勒冈大学及澳大利亚新南威尔士大学的合作者,使用有着许多微小锯齿形起伏的铜制表面,在上面放置水或其它液体,并将表面加热到远高于液体沸点的温度。例如水的沸点是100℃,而放置水滴的铜制表面加热到220℃。

  由于表面温度很高,液滴与表面之间会产生一层蒸气,称为Leidenfrost层。这样,液滴就有了一个“气垫”,就像气垫船一样,水平方向上一个微小的作用力就能使它运动起来。Linke说:“我们观察到液体以高达每秒5厘米的速度运动。”

  科学家还不能确定,促使液滴运动的水平方向作用力来自何方。他们猜想,液体和炽热表面之间不断地产生的蒸气,从液滴下面逃逸出来,产生了微小的推动力。Linke说:“锯齿形表面的不对称性,使得液滴下的蒸气绝大多数沿一个方向逃逸。液滴就像河流中的船只,被蒸气流拖动着。”

  研究人员发现,他们用来做试验的多种液体,全部都会出现这种现象,包括液氮、甲醇、乙醇和水等等,其沸点差异很大,从-196℃到151℃不等。在试验中,液滴直径通常为1毫米,锯齿高度为0.1毫米。

  液滴的加速度可以达到1~2米/秒2。Linke说:“我们观察到液滴最多可移动一米,直至最后蒸发掉。”研究小组还发现,液滴最多可以爬上倾角为10度的斜坡。

  科学家设想,在内壁为锯齿形的管道中,装上可自我推进的液体,以微处理器产生的废弃热量为动力,就能制成冷却泵,给微处理器降温。这种泵没有任何活动部件,不需要外部能源。研究小组已经提交了类似冷却系统的初步专利申请,但他们还不能确定,该系统在更小尺度(比如微处理器冷却所需要的尺度)上是否有效,所以现在讨论它与现有冷却方法的优劣还言之过早。

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