健身的大学生一粒爆米花的传奇( 二 )
“故天将降大任于斯人也 ， 必先苦其心志 ， 劳其筋骨……”
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by高语寒
与此同时 ， 我也能感受到我的身体内部发生着改变 。
在我的玉米种皮之下的水分 ， 原本大部分都是以结合水的形式存在着的 ， 在不同的温度下 ， 我身体内的水会以液态与气态两种方式存在在我的籽粒中 ， 并且维持着各自的平衡状态 。
以前在常温下的时候呢 ， 我的籽粒内部大约有9.5%的水以气态的形式存在 ， 而其余的水自然是以液态形式存在了 。 [2]
当我不断受热 ， 环境温度逐渐升高时 ， 我感受到身体中的液体的水分开始蒸发了 ， 它们在蒸汽压力下达到了热力学平衡 。
传说 ， 我们爆裂玉米会在某个温度的时候开始爆裂 ， 完成突破 。
温度在上升 ， 160℃、170℃、175℃、177℃.....
我知道 ， 那个温度 ， 即将到来 。
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来源：文献[3]
临界温度：爆破
当温度上升到180℃左右的时候 ， 我已经觉得自己要承受不住这样的温度和压强了 。 我转头看了看身边的伙伴们 ， 有些在几分钟前已经爆破了 ， 有些在我看的时候正在进行他们的爆破 ， 也还有一些伙伴和我一样 ， 正在承受着这磨练的痛苦 ， 等待属于自己的爆破时刻 。
这时 ， 我感觉到了！
我 ， 作为一只爆破玉米粒 ， 在此时达到了我的临界温度 ， 我生命中最重要的爆破时刻即将来临！
这个时候我的种皮中引起的直辐射应力(orthoradialstress)超过了我种皮的极限强度 ， 临界温度此时至关重要 。 我时刻记着爷爷的嘱托 ， 在这个关键的时刻更是注意力高度集中 。 一般来说 ， 我和我的伙伴们的种皮极限强度为σc≈10MPa 。 我们玉米粒中的临界压力满足公式：
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其中 ， t是指我们每粒玉米粒的种皮厚度 ， Rk是平均的身体半径 ， 使得籽粒内部的临界压强pc～10bar ， 也就是说 ， 我身体内压强此时的数量级大概是10bar ， 也就是约为106Pa 。 [3]
啊 ， 那我的感受应该是对的了 。 实际上 ， 我感觉身体内部只有一小部分水变成了水蒸气 ， 其余大部分还是液态的水 。 在此时的压力和温度条件下 ， 一粒含有20mg水的玉米粒大概只有少于1mg的水处于气相 。 [4]
我继续严谨地思考着自己身体内的物理变化 ， 毕竟我一直坚信只有相信科学并且善用科学的玉米粒才能成为优秀的爆米花 ， 在现在这个关键的时刻更是如此 。 同时 ， 我也意识到 ， 我现在的观察和计算 ， 也许将计入爆裂玉米家族的史册 。
现在这个压力范围 ， 我认为可以将我体内的水蒸气视为理想气体 ， 那么相应的临界温度Tc就也可以算出来了叭！
那么考虑到我的籽粒内部的水实际上是有两个相位：液相和气相的 。 所以我想到了运用克拉珀龙方程(Clapeyronequation)来解决问题：
在一定温度和压力下 ， 任何纯物质达到两相(由α相转变到β相)平衡时 ， 有：
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这个方程表明了在一级相平衡曲线上任一状态的斜率dp/dT与状态参量以及相变潜热之间的一个关系 。 其中Lm是相变发生时的相变潜热 ， Vα,m和Vβ,m分别是物质处于两个相时的体积 。 [5]
那么考虑水汽化过程的情况 ， 有Vβ,m>>Vα,m ， 则克拉珀龙方程可近似表示为:
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我体内的水蒸气又近似为了理想气体 ， 就有这样的关系,可以得到临界温度：
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