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扬汤可止沸乎? 精选

已有 5860 次阅读 2010-11-18 08:30 |个人分类:科普|系统分类:科普集锦| 汽化, 换热, 釜底抽薪, 扬汤止沸, 沸腾

昨天在武际可老师的博文“说热机效率,话冷却塔”【1】下面抢了沙发坐,写了句“扬汤止沸”的评论。一向一丝不苟的老师这次也没有因为换了个“很阳光”【2】的头像就允许我“乱说”,回复道:“冷却塔和扬汤止沸可不同,扬汤是止不了沸的,而且越扬越沸。看来,我写的这四个字过于“精炼”,以至于容易造成误解,所以还是专门写篇博文来说说这个成语吧。

其实,我之所以在老师的博文下面写这么一条评论,是因为我觉得扬汤止沸和武老师所说的冷却塔的原理基本相同,都是通过增加水和空气的接触面积、促进二者之间的相对运动、并利用水的汽化过程带走大量热量的原理实现水和气之间的换热,达到降低水温的目的。有点儿不同的是老师所说的是没到沸腾温度的热水,而“扬汤止沸”所扬之“汤”多半已经是沸水。

在我很小的时候,如果大人帮给我把开水弄得凉一些,经常会拿着两个杯子来回倒来倒去地“折水”,一会儿水的温度就降下去了。其道理在于,一杯静水的散热是靠其顶部表面的蒸发带走热量以及通过杯子壁和底部向外传热的,这样途径少、效率低。如果把热水从一个已经达到了传热动态平衡的杯子倒入另一个冷的杯子,比较大的温差会让热水会以更快的速率把热量传递给这个杯子,原来的杯子在失去了热水后于环境空气接触,温度会降低,如此来回地折腾,散热自然要比用一个杯子晾在那里快得多。但是,更快的降温其实来自于“折腾”的过程,因为在“折”的时候我们可以看到水流附近热气腾腾的,这时水流和空气接触的面积要比原来大得多,这样可以和空气直接换热(热传导)而不经过玻璃杯壁。水在被“折腾”时此时还是流动状态的,和空气之间有相对的运动,这样就像有风吹过一样,会加快换热,特别是谁在有风吹拂的时候会变得更加容易蒸发,众所周知,蒸发所带走的热量(汽化热)是很大的,所以这种“折腾”降温的效率是非常高的。

下面再说说“扬汤止沸”这话是否靠谱的问题。如果我说“扬汤止沸”这话靠谱,熟悉成语的人都会反对,因为后面跟着一个“不如釜底抽薪”呢【3】。下面的火一直烧着,你舀一瓢沸水泼上去就真能止住沸腾?可我要说,如果我们把这瓢水泼到锅外面去,肯定不能止住沸腾,但如果倒回来呢,就不一定了。把水泼起来然后再落回来的过程中,这些水的温度会通过前述的与空气发生比较充分的换热而显著降低,多得极端些,此时落回到水面上相当于给锅里面加入了“冷水”,其效果是降低了锅内水的总热能。如果在扬汤的过程中下面的火烧得很起劲,锅的传热相当好(例如铜锅),则“扬汤”散出去的热量可以被很快补充,水还会迅速地重新沸腾。但是,如果火烧得不太给劲,而锅的传热又不大好(例如砂锅)呢?情况可能就有所不同了。这时“扬汤”散掉的热量不会迅速被补充,如果一直持续不断地快速“扬汤”,砂锅里面水的温度就会在一段时间里不断降低,以至于看不到沸腾的现象。当然,在此过程中水也在不断地减少,如果少到一定程度,每次能够舀起的水足够少了,散热效率大大降低之时,还是可以重新沸腾的。

总的来说是靠高效率散热的“扬汤止沸”最终不如切断热源的“釜底抽薪”,但在某个时段或局部,扬汤止沸这种“折腾”降温法是有可能占优势的。如果我们效法自然,再看人类社会当中的很多“折腾”,是不是也会有一番感悟?

 

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【1】       武际可:说热机效率,话冷却塔

http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=384705

【2】    李维:对《说热机效率,话冷却塔》的补充说明

http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=384884

3http://zhidao.baidu.com/question/47584992



http://wap.sciencenet.cn/blog-111635-384907.html

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