为什么不能往开水中尿尿?依照马拉高尼效应,热水会逆流而上

圆圆看国际 2023-05-17 15:28:04

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不会真有人突发奇想,往开水中尿尿吧?

这样做会出现水往高处走的现象,让热水逆流而上,烫伤人!

往开水中尿尿会让热水逆流而上,严重可能会烫伤人

水往高处走的现象除了超流体能做出来,马拉高尼效应也可以。其实生活中,违反牛顿定律的现象并不稀奇,比如葡萄酒的眼泪就是马拉高尼效应。

这种效应是指,当某种液体的液膜受外界干扰而局部变薄时,就会在表面张力梯度作用下,使液体回流去进行自我修复。

具有高表面张力的液体与有低表面张力的液体相比,对周围液体的拉力更大,于是液体就会从低表面张力的区域流走。

表面张力低的液体会向表面张力高的液体方向流动

逆流异象令人惊讶

2008年,有个学物理的阿根廷学生比安基尼发现了一个惊讶的异象,当他泡传统马黛茶时,发现他一边往装有茶叶的碗里倒水,茶叶却一边跟着水流飘回了水壶里。

发现这个异象后,比安基尼又用粉笔做了同样的实验,逆流的现象同样再次发生。

比安基尼认为,这不是毛细现象,而是马拉高尼效应。因为马黛茶和粉笔末都减少了下游液体的表面张力,才被上游液体吸了回去。

马黛茶和粉笔末顺着水流逆流而上了

美国新泽西州罗格斯大学的工程学教授特洛伊.西恩布罗也做了马拉高尼效应的实验,发现液体可以逆流攀升1厘米的高度,哪怕流下来的水面宽度达到几米,逆流也照样存在。

而且,这种逆流现象不仅发生在加入热水的情况下,用冷水也可以。

特洛伊.西恩布罗把他的研究报告发表在了《英国皇家学会学报A》上。经过他和团队的测量,他们发现在水中加粉笔末,水的表面张力能减小二分之一,再加上茶叶就只有原来的三分之一了。

特洛伊.西恩布罗在《英国皇家学会学报A》上发表的相关论文

减少的表面张力能给漂浮在水上粉末提供20倍的重力加速度,让其完全能够逆流而上。

不过,如果在上游的水中加点苯扎氯铵这种表面活性剂的话,水就不会逆流了。但如果表面活性剂加到了下游,水还是会逆流,并且逆流的高度比用马黛茶叶和粉笔末的实验还要高,能达2厘米。

如果在上游水中加入活性剂,下游的水依旧会出现逆流,且逆流高度要高一点

那这个实验跟尿尿有什么关系呢?

答案就是尿尿时看到的泡泡。因为尿液中有尿蛋白、胆盐这样的物质,它们是可以充当表面活性剂的,如果你尿尿时发现泡泡很多,证明液体表面的张力越大。

这种现象在我们使用洗洁精和洗衣液时也能看到,只是由于距离远,一般没人会注意到。

泡泡越多,证明液体表面的张力就越大

往开水里尿尿有多危险

了解了马拉高尼效应后,我们来看看往开水里尿尿到底有多吓人。

人的尿液在刚刚排出身体时,跟体温是差不多的,在36度到37度之间,所以冬天尿尿时能明显看到地上有热气。做过尿检的人也应该知道,接到小便杯里的尿液是温热的。

水的理论沸点是100度,根据气压不同,有的地方90多度依然能烧开一锅水,这显然比尿液的温度高的多。

水的沸点与大气压之间的关系

液体温度高,则表面张力小,就是说,尿液和开水几十度的温差足以让尿液倒流。而且开水里没有别的物质,而人的尿液成分却相当复杂,有很多代谢废物,比如尿酸、尿素、肌酐还有钾离子、钠离子这样的无机盐。

如果人有病的话,尿液中还会掺杂更多的物质,比如有肾炎的病人尿液中会出现尿蛋白,尿路感染的病人尿液中尿白细胞更是会呈阳性。

这些都是能增加尿液表面张力的物质,再加上温差,尿液就会从开水中顺着尿柱回流,导致烫伤风险发生。

尿液中的物质会充当表面活性剂,再加上温差,所以尿液会回流

不过,根据前面提到的,实验中的逆流高度只有一两厘米,所以只要不是故意作死去近距离对着开水尿,马拉高尼效应造成的问题都不大。但尿液溅起的开水高度却绝对有足够的杀伤力烫伤人的皮肤,所以尿尿时还是远离开水的好。

说到这里,不会有人要专程去拿开水来做一做尿尿的实验吧?

尿尿可跟泡茶不同,水注入的过程比较连续和平均,尿尿是有间歇的,这样液体表面的张力也会出现改变,说不定尿液回流的高度也会有所增加,形成更加恐怖的马拉高尼效应,因此不要轻易尝试。

马拉高尼效应的存在,在提醒大家不要轻易尝试

其他方面的马拉高尼效应

马拉高尼效应除了在使用活性剂时能看到,日常生活中还有很多这样的体现。开头提过,葡萄酒的眼泪就是典型的现象。

人们常说,高品质葡萄酒会挂壁,晃动酒杯可以看挂壁的程度来分辨酒的好坏。

酒精由于毛细效应爬到高处时会有一定的挥发,那么上层的酒精含量就比下层低,同时由于酒的表面张力小于水,马拉高尼效应就出现了。

挂壁现象也是马拉高尼效应的典例

挂在酒杯边上的液体表面张力跟酒杯中心的液体比更大,酒杯中心的液体就会被吸附到杯子边上去。于是,我们就能看到葡萄酒的挂壁现象。但是,这跟酒的质量好坏似乎关系不大,只能证明酒精度数高而已。

作为葡萄酒的盛产地法国,那里的酒商发挥了他们浪漫的特产,给这种挂壁现象起名葡萄酒的眼泪。

其实拿我国的白酒来晃荡几下也有挂壁现象,那这两种完全不同的酒,你能说哪个质量更高呢?

白酒也会出现挂壁现象

葡萄酒在饮用前有醒酒的做法,在这个过程中,葡萄酒里面的酒精就增大了跟空气的接触,挥发速度也增加了,挂壁现象自然更容易看到。

喜欢喝白酒的朋友不妨也用这样的方式看看品质不同的酒,它们分别产生的挂壁现象如何。

一般来说,酒的陈酿时间长,酯类等芳香物质多,挂杯现象也越明显,用这个说法来判断酒的好坏确实有一定道理。但有些酒中掺杂了增稠剂、甘油等,油能造成多且持久的挂壁现象。

白酒里面掺杂的物质也可能造成挂壁现象

所以,不能一概而论地以挂杯来定酒品质的高低。

除了酒,我们日常生活中排放污水的问题也会产生马拉高尼效应。要知道,污水含有大量对人体有害的化学物质,绝对不允许在中上游排放。

其实排放在下游也是有危害的,马拉高尼效应让污水倒流,有害物质也一并跟着拉回上游,造成逆流污染。

污水排放到下游,也可能会因为马拉高尼效应的倒流回上游

解决这个问题可以从上文中寻找答案,那就是在上游河水中放入苯扎氯铵,减少水面张力。当然,这种方法只能治标不治本,治理污染肯定得从源头解决。

另外,在医学方面,液体滴管中也有马拉高尼效应出现,让医药人员头痛不已。

有兴趣的朋友可以拿装有滴管的护肤品试一试这个神奇的效应,看看水往高处流的反常识现象,或者仔细观察身边的其他液体,你会发现,生活中处处是魔法。

液体滴管也会出现马拉高尼效应

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