气泡里的妙趣

窦光宇

气泡是气体在固体或液体表面或内部，以球状或半球状形态存在的形式。随着人们对气泡认识的逐渐深入，揭示出了其中的许多奥秘。

让肥皂泡热过太阳

在阳光下吹大一个个肥皂泡，闪烁着光亮的肥皂泡飞起来，眨眼间又破裂不见。在玩肥皂泡的时候，很少有人想过，肥皂泡在破裂的一瞬间，温度竟然可以高过太阳表面温度的几倍。如今，科学家通过成功的实验证实了这一事实。

肥皂液体被频率为2万～4万赫兹的超声波吹大之后，其中的原子、分子之间彼此碰撞而形成高能粒子，进而形成物质的第四种状态，即等离子态。因此，当肥皂泡猛地收缩时，它的内部会变得非常炽热。肥皂泡破裂的一刹那，温度陡然上升并释放出光子、产生发光现象。由于破裂瞬间产生的高温十分短暂，而且出现于很小的空间，对此时的温度状况无法用温度计直接测量。而且，普通温度计也不可能测量如此高温的物体。在这种情况下，需要采取对所释光进行分析的方法来测量温度，由此得出肥皂泡破裂时的瞬间温度大约是20000℃，要比太阳表面的温度高出几倍。

科学家在很早之前就在理论上预言了肥皂泡破裂会产生极高的温度，但是一直没有实验的证据。现今，科学家直接测量到了这个温度，并在单个泡沫中观察到等离子体。由于观测到的光来自迅速收缩的泡沫的外表面，据此推测在泡沫表面的内部，温度应该更高。有人推测，瞬间高温说明在肥皂泡中也许发生了特殊情况的核反应，也就是说，一个个肥皂泡就是一个个“人造小太阳”。

让金属“发泡”

“泡沫铝”是一种多孔金属材料，它兼有金属特性和气泡的特性。经过“发泡”处理后的金属铝材，在材料内部充满了空心孔隙结构，从而使材料的密度减小到每立方米300～1000千克，与一般的木材相当。不仅比相应体积的铝材要轻得多，而且可以像木头一样漂浮在水面。

英国剑桥大学的科研人员为了使“发泡”铝材的内部微孔更加符合需要，对新的制造工艺进行研究。方向是制取孔径细密均匀的铝材，使单个孔径为1毫米。斯洛伐克科学院机械材料研究所的科研人员，根据人和动物骨骼内微孔状结构而引发出新奇的构想，通过将这种微孔结构植入铝材之中，开发出了更为新型的“发泡”铝材。

由于“发泡”铝材具有奇异的内部结构，从而成为具有材质轻、强度高、吸音性能好、缓震效果佳、电磁兼容作用显著等特点集于一体的特殊金属材料，应用前号十分喜人。可以用于制造汽车、电梯及传送设备上的耐震部件，还可以用作各种建筑物和交通工具上的隔音材料、耐湿材料、防火材料、耐高温材料和耐氧化材料。在电子电气设备中可以制造新型散热片和轻型电磁屏障。在航空工业中，“发泡”铝材制造飞机机翼，在飞行时可以减少空气的阻力，提高飞机的安全飞行系数。在建筑工业中，泡沫铝材可以用来制作内外装饰、隔音墙、天花板、门窗、间壁、屏蔽墙等。现在，泡沫铝材的应用领域在不断地扩展。而且，还有越来越多的科学家，关注发泡铝材的研制和开发应用，它的未来前景是十分美好的。

冷水也“沸腾”

1915年的春天，一艘英国鱼雷快艇驶入大西洋进行试航。当舰艇机器以最大转速工作时，航速没有继续增长，而船尾后面却泛起了翻滚的泡沫。与此同时，鱼雷艇开始抖动起来。当试航结束回到基地后，人们发现舰艇的螺旋浆被损坏到破烂不堪的程度。两年之后，著名的英国物理学家瑞利勋爵找到了症结所在：在舰船行进的轨迹中生成大量微小的气泡，这些气泡首先向外膨胀，然后在瞬间向心爆裂。这样一来，所有的能量在极小的范围内集中释放，从而产生很大的破坏力。此后，经科学家的不懈探索，终于弄明白舰艇周围的气泡是由于海水的“冷沸腾”所致。

众所周知，液体的沸腾和所受到的大气压力有关。在一般正常压力情况下，液体在到达沸点温度时便沸腾起来。例如，水在到达100℃沸点时便“开”了，不住地翻滚着气泡。然而，当液体所处的压力条件低于一般正常压力时，在低于沸点温度的情况下，它也要产生沸腾现象。比如，当密闭容器中的水面压力为4毫米汞柱时，水在4℃时就可以沸腾。像这样，液体通过减压而在非一般沸点温度条件下达到的沸腾状态，就是“冷沸腾”。

螺旋桨转动产生的声波在水中传递，可以使水下形成低压区与高压区。“冷沸腾”是液体在低压条件下产生的一种现象，当然在转动的螺旋桨周围也要随时发生。液体在处于“冷沸腾”状态时，整个体积内都在蒸发，生成大量的汽泡，从而使液体内部形成一个个“气穴”。但是，这种“气穴”是不稳定的，在高于形成它的压力条件下，就要在一刹那之间猛然发生凝结而消失。并且在凝结消失过程中，围绕汽泡的液体质点以极大的速度互相冲撞，形成高达上万个大气压的强大压力。据科学家测定，这种压力对于周围的物体，诸如木材、金属、橡胶、塑料、玻璃、混凝土等等，均可以产生极大的破坏力。特别是随着各种装置速度的提高和功率的增加，带来的危害程度也会越来越严重。于是，人们千方百计寻找制服它的办法，例如防止“气穴”的产生或是从液体中去掉溶解在它里面的气体。在内燃发动机等封闭系统中，科学家还找到涂敷防护剂的方法，以保证物体表面不受“气穴”的侵害。

海洋“打嗝”危害大

海洋底部形成的有害气体，会以气泡形式冒出洋面。大量气泡泛滥成灾，会毁灭地球上的绝大多数生命。科学家根据数据资料推断，有史以来，海底有害气体已经将地球生命毁灭数次之多。

研究人员证明，“杀手”是一种个体很微小的细菌。这种细菌只需大量阳光和极少量氧气就能旺盛地生长，并释放出硫化氢气体。这种气体即使浓度很小，也会使生物致命。人们通常将它称为“阴沟臭气”。

究竟是什么原因导致这种有害细菌大量生长呢?科学家认为，很久以前地球发生的火山活动，导致大量：氧化碳释放到空气中，致使海洋温度升高。只要海洋升温，其中的氧气就会散失，而有害细菌则会趁机占据上风。

目前，全球变暖的趋势使得海洋“打嗝”的条件逐渐成熟。当今海洋底部有好几个地方，都出现了释放硫化氢的细菌。对此，科学家们很担心。当然，也须引起全社会人们的足够重视。(文章代码：2208)

(责任编辑)庞云