液氮与莱顿弗罗斯特效应

氮气，化学式为N₂，通常状况下是一种无色无味的气体，而且一般氮气比空气密度小。氮气占大气总量的78.08%（体积分数），是空气的主要成份之一。在标准大气压下，氮气冷却至-195.8℃时，变成无色的液体，冷却至-209.8℃时，液态氮变成雪状的固体。在常压下，液氮温度为－195.8℃；1立方米的液氮可以膨胀至696立方米 21°C的纯气态氮。液氮是无色、无味，在高压下低温的液体和气体。

作为BET比表面积的分析常用的化学品，如何正确的使用成为不可忽视的因素。众所周知，如果接触比自己体温高很多或者低很多的物体，我们极有可能会导致烧伤或者冻伤，其根本原因是巨大的温差导致相应的身体组织细胞死亡，从而使人受伤。可是在生活中，我们也能够发现一些即使温差非常大但是人们没有受伤的现象，比如，人们赤脚从炽热的炭火上踩过，双脚却完好无损；再比如，将手迅速的插入液氮中再取出，手也不会冻伤。这都是归结于物理上的莱顿弗罗斯特现象。

莱顿弗罗斯特现象由荷兰植物学家赫尔曼·布尔哈夫在1732年首次发现，之后在1756年约翰·戈特洛布·莱顿弗罗斯特进行了更深入的研究。当液体接触到一个远超液体沸点的物体时，液体会迅速剧烈汽化，在液体表面会产生一层蒸气，由于蒸气的导热性能很差，从而导致液体和高温物体分隔开，离开高温物体的液体沸腾的速度大大减慢，导致液体能存在很长时间。

液态氮的沸点很低，大约是-196℃，人体的体温大致为37℃，二者的温度差达到了233℃，按照常理来说，人体直接接触液氮会造成非常严重的冻伤，但是事实上，将手迅速伸入液氮中后再迅速取出，手不会被冻伤，只是感觉较凉。这是因为，手的温度相对液氮来说太高了，因为在接触的瞬间，液氮发生了莱顿弗罗斯特效应，液氮剧烈汽化，在手的周围形成了一层薄薄的氮气膜，手和液氮分离，由于氮气的导热性能很差，手和液氮之间的热传递几乎停止，因此手不会受伤。

需要注意的是，手不能够在液氮中停留过长的时间，毕竟人体的温度和液氮的温度相差过大，即使有氮气薄膜阻隔，但是液氮汽化会吸收手上的热量，让手的温度快速降低，时间过长将会有危险。

通过上述事例的分析可以看到，在一些相对极端的情况之下，事情的发展结果会超出我们的想象，通常的经验判断往往会出现问题，这时候，我们需要认真的思考，冷静的分析，最终的找到现象背后的物理原因。