在炉子上旋转一壶沸水

Question

我刚煮了半打鸡蛋，想问一下我多年来目睹的一个现象，但我已经在里面憋了这么久。为什么，当水快沸腾、又热又好的时候，当我转动锅时，水会突然变得更猛烈吗？我只是在水很平静的时候做的。将其旋转180度，进入全喷气发动机模式。为什么会这样？

Answer 1

当你旋转水壶时，你是在晃动水壶，并搅动水壶表面和散装水之间的边界层。摇晃和搅拌水会增加暂时形成种子核它们是相邻液态水分子之间的空隙，在这里可以发生相变液态->蒸气。然后这些空隙爆炸性地增长，变成一团巨大的汽泡。

将水加热到没有相变核的程度是可能的，然后水的整体温度可能会上升到超过沸点，这是一种不稳定的情况，可能会导致危险过热蒸汽爆炸如果过热液体受到一个微小的扰动。然后，整个体积的过热水同时吹成蒸汽，形成一个由沸腾的热水和蒸汽组成的间歇泉，从容器中向上喷出，灼伤你的脸！

另请注意，从电气元件到锅壁的热量传导的时间常数大约为几秒。如果沸腾的触发速度快于此，则该机制不会连接到燃烧器线圈上的接触热点。

在任何情况下，还要注意热传导的时间常数横向地从热表面上的一个点到附近的另一个点也需要几秒钟的时间，这意味着平底锅底部的重要热点会很快得到平均值。盆栽设计师知道这一点。

这个热点问题的唯一例外是，如果锅完全由不锈钢制成，而不是铝。不锈钢的导热性比铝差，因为它比铝锅更薄，不锈钢锅底部的热点向外凸起，因为它膨胀，将锅的其余部分与线圈的接触提升了几分之一毫米，加剧了热点的发展。

为了防止这种情况发生，不锈钢锅通常在下面覆盖一层铜，铜的导热性比不锈钢好得多，并且可以快速平均出热点。廉价的不锈钢锅没有足够的铜厚度，很容易出现热点。

Answer 2

气泡通常需要一个焦点来确定它们形成的位置，以使气泡形成核。如果你碰巧有一个锅有缺陷，比如底部有划痕，你可能会注意到气泡在划痕处形成，早在其他地方开始形成之前。这有点像雨滴在形成之前需要成核的方式，而不是整个水蒸汽层变成一片水。雨滴倾向于在空气中形成微小的尘埃颗粒。

当你旋转锅时，与其说是旋转，不如说是扰动导致涡流和局部的低压和高压区域。气泡往往在局部压力最低的地方形成。一旦形成几个气泡，它们在水中的运动会引起进一步的扰动和热层的破裂，导致形成的气泡数量迅速增加。

正如尼尔斯在回答中提到的那样，在非常平静的条件下，可能会形成过热层，在正常的沸腾温度下，气泡无法形成，稍有扰动，就会立即在每个地方剧烈形成气泡。在正常压力和温度下，水蒸气无法引起雨滴，同样会发生这种情况，直到局部湿度层达到一定程度，所有或多或少的水都会同时释放出来，形成暴云。

Answer 3

你的炉子是什么类型的？气体火焰？电动燃烧器？其他？

你的描述非常适合一个裸露的电炉。锅放在炉子上不太好。一些钻头与锅接触。这些钻头能够通过传导进行热传递，其温度将低于燃烧器不接触锅的部分。在我的旧炉子上，你可以很容易地看到，任何直接接触的点都会保持灰色，而燃烧器上不接触的点会发出红色。

当你旋转或以其他方式移动烤盘时，这会改变哪些部位接触，哪些部位不接触。现在，你可以直接接触烤盘，从而使燃烧器的某些部分变得更热。这将（暂时）将更多的能量注入锅中，增加沸腾速度。