那些神奇的流體現象

來源於神奇的流體

百變煙環

電子煙：主要由盛放尼古丁溶液的煙彈、霧化器和電池等組成。霧化器可將煙彈內尼古丁溶液轉變成霧氣，讓吸食者有一種吸煙的感覺。

想當年，電子煙是用來吸的，如今卻被玩出了花樣。

圖 | 奇變萬化的煙圈

為什麼圖中煙霧容易成型，而市場上的香煙煙霧卻極易擴散？

圖 |奇變萬化的煙圈

圖中電子煙霧化蒸氣含有強吸水性成分（如甘油），因此霧氣煙環內部吸附作用強，不僅不易擴散而且還具有彈性。

圖 | 彈性煙環一分二

圖 |彈性煙環一分四

其次，製造如此美妙多變的煙環還需熟練的技巧：吐煙口型和對煙環周圍氣流恰到好處的控制。

圖 | 吞雲吐霧

舞動的水滴

同樣的液滴落下，為什麼會出現反彈？反彈軌跡為什麼還不同？

圖 | 不同的液滴反彈

液滴垂直落下後，如果著落平面是疏水性的，液滴便會垂直反彈而不會粘附。

圖 | 水滴滴落，正常反彈

疏水性：對水具有排斥力的屬性。例如，水滴可以在荷葉上滾動而不會附著表面，並且總是以球狀存在，說明荷葉表面具有疏水性。

親水性：對水具有親合力的屬性。材料表面可吸引水分子，易被水潤濕。

另外可發現，液滴反彈後會留下液體殘痕。其實，液體殘痕下的條紋材料是親水性的，這些條紋被預先嵌在了疏水平面上。

圖 | 液滴受親水力後發生旋轉（右圖藍色條紋材料具有親水性，綠色條紋是殘留液體）

液滴反彈收縮過程中，在不同形狀親水條紋的粘附力作用下，產生了不同的運動軌跡。

圖 |螺旋條紋使水滴螺旋運動

在無外界驅動情況下，藉助疏水和親水特性來控制流體運動狀態是一種可行的方法。

水下子彈飛

電影中經常出現子彈穿入水下擊中敵人的場景，子彈在水下到底是如何運動的呢？

圖 | AK47水下射擊

子彈飛行過程帶動附近水流快速流動，導致水壓迅速降低（「伯努利效應」），使水中空氣大量析出（「氣蝕」），產生了長圓形大氣泡。

伯努利效應：流動速度增加，流體靜壓減小；流動速度減小，流體靜壓增加。

氣蝕：當流動液體局部壓力下降至臨界壓力時，液體中氣核成長為氣泡；當生成的氣泡再次進入高壓水區後會急劇收縮甚至潰滅。

圖 | 手槍水下射擊

之後，大氣泡歷經反覆擴張-收縮（「氣泡脈動」），逐漸潰滅（「氣蝕」）。

氣泡脈動：水下高壓氣體迅速膨脹形成氣體球過程中，氣體球壓力逐漸降低到周圍水壓後，在慣性作用下仍會繼續膨脹；過度膨脹後，周圍水壓將氣體球壓回「原形」；壓縮到最小時，球內氣壓達到最高，氣體球再次膨脹；如此往複運動。該過程叫氣泡脈動。

子彈在水下的殺傷力真有電影描述的那樣嗎？答案當然是否定的！

一名挪威物理學家用肉身做過實驗，證明了普通槍的水下射程非常有限。

圖 | 科學家肉身實驗

水的密度和粘度遠高於空氣，且不易壓縮，子彈擠開水流前行所耗動能遠遠高於在空氣中。這也是戰鬥蛙人使用專門水下武器的原因。

以受恐怖分子歡迎的AK47為例，空氣中有效射程是300~400米，而水下有效射程卻不到1米。所以遇襲時，你懂的。。

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生活中有趣的流體現象很多，不過需要你我共同發掘，關鍵時刻或許會發揮重要作用。

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