为什么洗脚时脚动一下就会感觉很烫?

　　首先我们假设体温36度，洗脚的水温大约40度。在热对流里，温差不变的情况下，换热量大的原因只有一点，那就是热传区流动特性的改变，也就是热边界层改变，热边界层改变的原因是速度边界层改变。
　　热量传递本质上只有两种方式：热传导和热辐射，因为这个案例里温差很小，暂时不考虑热辐射。而在热传导中，水的导热率是固定的(由介质决定)，影响换热量的只有温度梯度。

　　脚不动的情况下，一个单位的热量，在水和皮肤最靠近的那一层分子之前发生碰撞，动能从水传到了皮肤。此时最表层的水温度降低，次表层的水和最表层的水分子发生碰撞，动能从次表层传导最表层，如此类推。热量通过分子自由碰撞的方式，从远处的水分子一步步传到脚，传递“速度”很慢。此时的感受基本上和用脚去触碰一个40摄氏度的水杯一样，“温温的，很舒服，甚至有点凉”。

　　经过长时间脚不动的情况，远处水的温度到脚的温度呈线性变化。此时最表层的低温水大约36.5摄氏度，和脚基本同温(假设0.5摄氏度温差)。如果此时脚在盆里搅动，最表层的低温水瞬间离开皮肤，远处的40度水分子立刻接触到脚面，脚与水温度梯度变大很多，换热量随之变大，假设大概是8倍，我们就会觉得好烫。

　　所以，本质上是因为脚动了以后把热传导时形成的温度边界层破坏了，从而温度梯度变大了，导致换热量大了。

　　■知乎ID：刘舆帅，机械工程在读博士

　　（来源：《科技生活》周刊）

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