[科普中国]-过热状态

过热状态，指把物质加热到通常发生物态变化的温度以上而仍不出现这种物态变化的状态。如过热液体，是指液体被加热到高于其沸点的温度而没有沸腾的现象。其处于亚稳态，如果略有扰动，则液体立即强烈沸腾，其温度即降到与其所受压强相应的沸点。1

原理沸腾是指当水蒸气气泡不受束缚，在表面爆裂的现象。 为了使气泡膨胀，温度必须足够高，使蒸气压超过环境压力（主要是大气压力）。低于这个温度，水汽泡就会收缩并消失。

过热是沸腾的例外。有时，液体蒸气压即使超过环境压力也不会沸腾。因为附加力和表面张力会抑制气泡的增长。

表面张力使气泡像一个气球一般。里面的压力因试图收缩的气泡表面略微增大。为了使气泡膨胀，温度必须略高于沸点，以产生足够的蒸气压来克服表面张力和环境压力。

就像吹气球一样，沸腾最难的部分就是开始。由表面张力引起的压力与气泡的直径成反比，这意味着如果容器中最大的气泡直径只有几微米，克服表面张力可能需要超过几摄氏度的温度。一旦气泡开始增长，由于表面张力造成的压力减小，所以它爆炸性地膨胀。实际上，大多数容器有划痕或其他瑕疵，它们会提供起始气泡，但只有微小气泡的液体容器便会显著过热。2

微波炉中的过热现象当无划痕和瑕疵容器在微波炉中加热时，会发生过热现象。一旦受到干扰，其中一些水突然蒸发，可能会有沸水从容器中喷出。

沸腾可以通过搅拌杯子，插入搅拌装置，或添加速溶咖啡或糖等物质来触发。光滑的容器中的液体更容易过热，因为划痕或碎片可储存气泡。当无划痕的容器重复加热和冷却时，过热更可能发生。例如，当忘记的咖啡杯被重新加热而未被从微波炉中移除时。这是由于循环加热了从溶剂中释放溶解的气体，如氧气和氮气。

有许多方法可以防止微波炉过热，比如把冰棒放在玻璃杯里，或者使用有划痕的容器。3

应用过热液态氢被用于气泡室。

气泡室是一种探测高能粒子运动径迹的仪器。该仪器是在一耐高压容器中，装有透明的液体的装置（如氢、氦、丙烷、戊烷等）。被压缩的液体在一定温度下，由于突然减压而处于过热状态。当有能产生电离作用的粒子通过时，就发生沸腾。在粒子经过地方，产生气泡，从而显示出粒子的径迹。由于气泡室兼有核乳胶和云雾室两者的优点，故近年来发展较快，广泛应用于高能粒子的研究中。4

本词条内容贡献者为:

蒲富永 - 教授 - 西南大学