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都说水往低处流，然而马拉高尼效应却告诉我们，热水很可能会 “逆流而上” 。比如有人往开水里撒尿，那他就会因此被烫伤，这就是马拉高尼效应。

(资料图片)

逆流而上的水

19世纪初，意大利科学家马拉高尼进行水力学研究时，对于液体在管道中流动的现象进行了深入的研究。他设计了一种实验装置，使用两个相连的U形管道，其中一个管道放在水池中，另一个管道则呈向上倾斜的状态 。当他将水池中的水加热时，他注意到管道中的水产生了一个向上的运动，这表明热水在管道中上升了。 马拉高尼对这个现象进行了详细的研究，并发现了这种现象的本质，这就是 马拉高尼效应 。

马拉高尼效应是指： 在密闭的管道中，当管道的一端处于热源中，而另一端处于较冷的环境中时，流体会因为温度差异而产生表面张力梯度。 根据 “热力学第二定律” ，流体会从高温端向低温端流动，以消除表面张力梯度。因此，在马拉高尼效应中， 流体会从热端向冷端流动，从而产生逆流现象。

这就很好解释了往开水里尿尿会被烫伤的原理。开水的温度远比尿液的温度高，再加上两者的成分存在明显差距（尿液中含有氨、尿素、无机盐等成分），双方之间就出现了明显的表面张力梯度。 为了弥补这种差异，开水就会逆流而上，从而把人烫伤。

不过这种情况属于极端情况。因为 马拉高尼效应产生的作用力很小，除非你对着开水很近撒尿，否则一般不足以逆流而上那么高的距离。 而且离得近之后，最大的威胁其实是高温的蒸气和溅起水滴。

尽管如此，马拉高尼效应在日常生活中仍然具有重要意义。它不仅有理论研究价值，还有很多实际应用，比如涡轮机就可以利用马拉高尼效应提高效率。

马拉高尼效应的实际应用

在涡轮机中，液体流经叶片时会受到叶片表面的阻力，从而减缓液体的流速。 那么为了提高涡轮机的效率，我们就可以通过加热涡轮机叶片的一侧来利用马拉高尼效应。

具体地说， 通过加热涡轮机叶片的一侧，可以使液体在叶片的这一侧产生密度梯度，从而产生内部流动。 这种内部流动可以增加液体在叶片上的流动速度，从而减小液体受到叶片表面阻力的影响，提高涡轮机的效率。这种方法通常适用于一些高速旋转的涡轮机，例如航空发动机、燃气轮机等。它可以显著提高涡轮机的效率，减少能源的浪费，从而对环保和节能具有重要意义。

此外 马拉高尼效应还可以用来制作流量计 。这种流量计通常 由一个收缩段和一个扩张段组成。 在收缩段中，由于管道横截面积减小，液体的流速会增加，从而导致压力降低。而在扩张段中，管道横截面积增大，液体的流速会减小，从而导致压力增加。通过测量这两个位置的压力差，就可以计算出液体在管道中的流量。

马拉高尼流量计 具有结构简单、可靠性高、准确度高等优点。 它可以用于测量各种液体的流量，包括水、油、化学品等。 由于不需要外部电源或机械部件，因此它的使用成本较低，维护也比较方便 。除了流量计，马拉高尼效应最重大的应用，当属核反应堆中的冷却系统。

核反应堆中的冷却系统通常 由一系列管道、泵和散热器等组成 。在核反应堆运行时，核燃料会释放出大量的热量，这些热量必须通过冷却系统中的冷却剂来散发。为了确保核反应堆的安全运行，必须保证冷却剂在整个冷却系统中的流动速度和温度分布均匀，从而避免出现热点和其他不均匀的现象。

马拉高尼效应 可以通过在冷却系统中设置适当的收缩段和扩张段来控制冷却剂的流动 。在收缩段中，管道的横截面积逐渐减小，从而使冷却剂的流速增加。由于马拉高尼效应的影响， 流速增加会导致管道内的压力降低，从而在收缩段与扩张段之间形成一个压力差，从而使冷却剂在扩张段中形成一个向外凸起的形状。 这种凸起形状可以使冷却剂的流速分布更加均匀，从而避免出现热点和其他不均匀的现象。

例如，核反应堆中的热管就是一种利用马拉高尼效应来控制冷却剂流动的装置。 热管通常由两个端口和一个内部充满液体的管道组成，液体在管道内不断循环，从而将热量从一个端口传递到另一个端口。 由于热管中液体在收缩段和扩张段中产生不同的压力，从而使得液体的流速分布更加均匀，从而实现了对冷却剂流动的控制。

除了这些科研上的应用，我们普通人其实也可以常常见到马拉高尼现象。

葡萄酒的眼泪

在葡萄酒行业，有一种叫做 葡萄酒的眼泪（tears of wine） 的说法。这是指 在葡萄酒杯中，酒液上下滑动时，杯壁上形成的酒液滴状物。 它形似“眼泪”，有时也被称为“葡萄酒的腿”，因为它们看起来像液体在杯壁上形成的细长腿状物。一般的品酒师们常常会观察它来对葡萄酒的品质做出判断，这是因为眼泪的产生与马拉高尼效应有关。

葡萄酒中含有多种化学物质，包括水、乙醇、酸、糖、鞣质、色素等。其中， 乙醇是葡萄酒中的主要成分，它的表面张力比水大，因此在杯壁上形成的液体滴状物会比水更加稳定。 此外，葡萄酒中的酸度和糖分也会影响眼泪的形成。如果 葡萄酒的酸度较高，眼泪会更加明显， 因为酸可以降低液体的表面张力；而如果葡萄酒的糖分较高，眼泪则会较少或者不出现，因为糖可以增加液体的粘度，使得它不容易在杯壁上形成滴状物。

眼泪的出现不仅是一种视觉上的美感，也反映了葡萄酒的品质和口感。 一般来说，眼泪越多越细腻，说明葡萄酒的酒精度高、口感圆润、质量好；反之则可能说明葡萄酒质量较差。因此，在品尝葡萄酒时，人们通常会观察眼泪的情况，作为评价葡萄酒品质的一个参考。当然也并不是只有葡萄酒存在这个现象，在我国的白酒中，同样有类似评判方法，不过名字叫做“挂杯”，一般认为： 杯子上的马拉高尼效应越明显，白酒就越浓稠芳香。

当然这种方式并非绝对准确，因为酿酒工厂完全可以掺杂其他成分，增强马拉高尼效应的表现。毕竟现代生活充满了科技与狠活。

总结

此外，马拉高尼现象也能解释一些逆流污染问题。据报道， 近些年河流上游也会受到下游污染，一些下游派出的污染物质，其成分也会在上游检测到，就是因为马拉高尼效应使它们“逆流而上”。 因此我们在保护河流生态的时候，通常不仅要保护上游和源头，在下游也严加管控。

总之，马拉高尼效应是一种由密度差异引起的流动现象，在管道中经常出现。科学家们通过实验证明了该效应的存在，并且利用该效应进行了一些实际应用。通过研究马拉高尼现象，我们知道不能对着开水“尿尿”，同时帮助我们了解了日常生活中的一些现象，比如葡萄酒的眼泪和“挂杯”现象。还是那句话： 学好数理化，走遍天下都不怕。

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