正在爬坡的幽灵液滴 在一种锯齿状的斜坡上，一个水滴正在像变形虫一样往斜坡上爬，确切地说，还不能叫“爬”，仔细瞅瞅，那是叫“飘”，水滴的下表面并没有接触到锯齿形的台阶，水滴竟然是飘着往坡上走的！而且每经过一个锯齿的时候，水滴的下表面还会自动凹进去，始终保持着与锯齿形台阶之间有一点空隙。真是惊人！这水滴简直就是个幽灵，往坡上爬就已经够惊人了，更惊人的是，它往上爬还不需要接触台阶的！
地球上怎么会有这种水滴？真是水滴中的“怪胎”？不敢相信！但这景象却是真实的，是美国科学家制造出来的现象，并用微距镜头拍摄，就可以给我们呈现出这一雷人画面。难道科学家给水滴施了什么魔法？没有，科学家明确地告诉你，奥秘不在水滴，而要把目光集中到它爬的斜坡上。这种锯齿形斜坡的温度达到一定程度，就可以让水滴出现这种惊人的行为。
也许你还是不明白，下面细细分析。
温度越高，蒸发越慢
做过饭的人都见过这种现象，当铁锅烧干后，往锅里淋点水滴，有时水滴会“哧啦”一声不见了，有时水滴却会在锅里跳“霹雳舞”。这是怎么回事呢？
这个现象早在1732年就有人注意到了，1756年，希腊科学家莱顿弗洛斯特对这种现象进行过细致的研究。他当时用平底锅进行实验，把锅缓慢加热，随着温度的升高，落在锅里的水滴被蒸发得越来越快，当锅底的温度在170℃左右时，水滴在锅里“生存”的时间不到1秒钟，刚落下去就被蒸发殆尽了。继续升高锅底的温度，水滴在锅底停留的时间却反而越来越长，当锅底的温度达到210℃左右时，水滴的“生命”突然增长到150秒！而200℃时，还只有20多秒。也就是说，在210℃左右时，水滴在锅里的行为发生了巨变，导致蒸发突然减慢。这也说明，锅底的温度越高，水滴有时反而蒸发越慢，这有点太违反常规了！为什么会这样？
液滴，液滴，飘起来
仔细观察水滴的行为，接近170℃时，水滴产生的蒸汽越来越多，蒸汽的产生会把水滴爆开，形成更细小的水滴，从而增大了与锅底的接触面，于是，水滴蒸发就更快，“哧啦”一声，黄豆粒大小的水滴不到1秒钟就不见了。
但是温度更高的话，产生的蒸汽更剧烈，会让水滴在锅里蹦跳起来，水滴在空中升降的过程中不会受热，从而延长了水滴的“生命”。水滴的这两种表现，做饭的人经常见到，也很容易理解。
如果让锅底的温度继续升高，就会出现达到大约210℃时，水滴碰到锅底的瞬间就会产生大量蒸汽，这蒸汽足以把水滴包围着托起来！让水滴躺在蒸汽垫上。水滴一旦平稳地飘起来，就安静了，不再蹦跳，也不再触碰锅底，与锅底保持约0.1毫米的距离。可是，蒸汽垫消失了，水滴还是会碰到锅底吧。巧的是，这时锅底向上辐射的热量就足以让悬着的水滴下表面不断蒸发，蒸发产生的蒸汽刚好可以让水滴继续躺在蒸汽垫上。这时的水漓本身就像是一艘“气垫船”，自己被自己喷出的蒸汽托浮着。不过，由于靠辐射传递的热量有限，因此躺在“气垫船”上的水滴蒸发较慢，可以长久不消失。
锅底的温度保持在210℃以上，如果向锅里多喷一些水滴，还可以看到水滴聚在一起进行更精彩的表演：水滴在锅底会形成小水汪，小水汪也是躺在蒸汽垫上的，但这时的小水汪像一朵盛开的花朵，出现一圈又一圈的花边波纹，花边波纹还会不断变化，煞是好看。小水汪为什么会这么“享受”？原来水汪向下喷射的蒸汽碰到锅底反弹回来，给水汪以向上的托力，这反弹蒸汽向上的流动不均匀，于是就会引起小水汪振动，从而出现花边波纹。
爬坡液滴为何幽灵
至此，也许你早已明白，锯齿斜坡上的水滴为什么会飘着向上爬了。首先锯齿斜坡的温度在210℃以上，热辐射导致水滴向下喷射蒸汽，蒸汽遇到锯齿形台面后，反弹回来，由于锯齿形台面是斜的，那么反弹回来的蒸汽推力也是斜向上的，于是就可以托着水滴一个台阶一个台阶地向上爬了。
经过细致的实验，科学家发现，水滴以这种方式能够向上爬的最高坡度可以有12度，爬坡过程中，水滴始终与固体表面保持着至少0.1毫米的距离。当然这需要用微距摄影的方法进行放大，才能观察到。
有意义的是，不只是水有这些有趣的现象，大部分液体都有这种现象。正是由于其它液体也会出现在锯齿斜坡上爬坡的现象，这种现象可以用于制作高效的芯片冷却系统。现在影响电脑速度的不是芯片处理速度不够，而是冷却技术不够。因为芯片处理速度越快，放热越多，而通常的扇风冷却方式无法把产生的热量及时排走，导致电脑速度减慢。上述液滴爬坡的现象启发了科学家，人们完全可以把芯片表面设计成锯齿形，让冷却剂液滴缓慢爬过芯片，但又不接触芯片，从而自动快速地为芯片降温。
水的表现与水滴如出一辙
液滴飘起来的现象有趣、有用，还有更大的意义，它引导科学家进行了更深入的研究。通过上述现象，我们知道，要想快速蒸发水滴，并不是加热器的温度越高越好。而研究发现，不管水的体积有多大，要想快速加热水，也不是温度越高越好。
加热器在约170℃时，传热速度较快，温度再高，水与加热器之间就容易出现蒸汽隔层，影响传热，温度为300℃左右的加热器整个都会与水之间形成蒸汽隔层，传热速度最慢。当然随着温度的升高，通过热辐射传递的热量也会增加，但这需要加热器的温度达到1000℃以上，才会出现与170℃时差不多的传热速度。知道了这些，既然低温下能做到的事情，谁也不会傻到把加热器加热到1000℃以上，浪费能源不说，没有多少材料可以承受这个温度。
不过我们一般烧水的炉子还无法让水壶的温度过高，烧水炉传给水壶的热量被水吸收，水壶壶底的温度不会超过200℃，这正好可以让水壶烧水速度保持在最快的范围。
这个现象不仅对工业传热有指导，而且对于水冷却也有很大的指导意义，如果一个部件产生热量过多，冷却水无法及时把热量带走，部件就会过热，导致水蒸汽隔膜产生，水蒸汽隔膜一旦产生，传热速度将大大降低，水冷却的效果突然变小，导致部件温度向1000℃飙升，部件也就完了。因此，采用水冷却的系统，一定要保证足够的冷却水流量，不能让部件出现过热的情况，否则将一发不可收拾。
这个现象还可以让你表演一个专业的魔术。当众把铅加热到熔化，铅的熔点是328℃，继续加热一会，让铅水的温度达到400℃。然后把火腿肠深入铅水中，马上拿出来，可以看见火腿肠的肠衣被铅水烫得焦糊！观众震惊。还没等观众反应过来，你已经把一根手指头伸入了铅水，在观众的惊呼中，你把手指从铅水中拿了出来，结果手指却完好无损，一点事都没有。原来观众不知道的是，你的手指是在水中浸过的，表面挂着小水珠，在伸入铅水的短时间内，水珠汽化，形成一层蒸汽隔层，保护你的手指。不过，这个魔术千万不要轻易模仿，不小心会把铅水带上来，烫伤皮肤。
不仅水有这些现象，很多其它液体都有这些现象。例如液氮也会出现与上述魔术相似的景象：液氮的沸点是-196℃，因此液氮的温度一般在-200℃以下，我们手掌的温度则要高出液氮的温度至少220℃，我们完全可以把手掌直接探入液氮中，短时间内不会被冻伤，因为手掌对于液氮来说相当于温度过高的加热器，液氮蒸发会形成氮气隔层把手掌与液氮隔开。也因此，用液氮冷冻常温物体，开始时，冷冻效率不高。最好把物体放在冰箱内冷冻到零下几十摄氏度，再用液氮冷却就高效了。
大自然真是爱表现，在加热液体这狭小的领域内，也要充分展示一下它的奇妙。
（李仁摘自《大科技·科学之谜》）
