廚師為什麼要在平底鍋裡滴一滴水來看溫度？
― 太燙時，水珠會乘著蒸氣墊滾動
往燒得很熱的平底鍋滴水，水不會「滋」的一聲就消失，而是變成圓圓的水珠，滑來滑去。其實鍋子越燙，水越不容易消失。原因就是水珠下方那層看不見的蒸氣。
把不鏽鋼平底鍋放上爐火，廚師用指尖滴下一滴水。一開始水會「滋」的一聲，馬上消失。
稍等一下再滴一滴。這次水變成圓珠，在鍋子上咕嚕咕嚕地跑來跑去，很久都不消失。
廚師這時點點頭說「好」，把肉放進去。鍋子越熱，水應該蒸發得越快才對，為什麼水珠反而更長壽呢？
越熱水越持久，只有兩個理由
碰到非常燙的表面時，只有水珠的底部會一下子變成蒸氣。蒸氣還沒散完，下一批蒸氣又生成，水珠就浮在一層薄薄的蒸氣上。
水蒸氣傳熱的能力，只有液態水的約 20 分之 1。浮起來的水珠很難吸到熱，蒸發反而變慢。
這個現象因為 18 世紀的德國醫師萊頓弗羅斯特詳細記載過，所以叫做「萊頓弗羅斯特現象」。廚師就是把水珠的這個轉變點，當成溫度計來用。
「滋」一聲消失的溫度與滾動的溫度之間，有一道「分界」
平底鍋只比 100℃ 高一點時，水會攤開來貼在鍋面上，從底部冒泡沸騰。接觸面很大，熱量很快進到水裡，所以幾秒就「滋」地消失了。
不過繼續升溫，到某個點狀況會突然改變。水底部蒸發得太快，蒸氣層就把水珠抬了起來。水和金屬之間，這道分界大約在 200℃ 上下。不過表面的刮痕、髒汙、油膜等都會讓它大幅改變。
請看圖 1。右邊的圖表以估計值畫出平底鍋溫度與水珠消失時間的關係。轉動滑桿改變溫度，左邊水珠的樣子也會跟著切換。
為什麼有了蒸氣層，水就更持久？
不同的東西，傳熱的難易差很多。水算是還不錯的傳熱體，但像水蒸氣這樣的氣體，幾乎不傳熱。冬天的羽絨外套很保暖，也是因為羽毛縫隙裡的空氣不讓熱通過。
浮起來的水珠與平底鍋之間，夾著一層比一張紙還薄的蒸氣。熱必須穿過這一層才能到達水。所以就算鍋子變得更燙，進到水裡的熱反而會減少。
水珠能像滑行一樣到處跑，也是同樣的原因。在蒸氣墊上，沒有東西跟它摩擦。就像冰上的冰球，只要稍微傾斜，或蒸氣噴出，它就會動起來。
不鏽鋼或鐵的平底鍋，充分加熱後再放入食材，據說比較不容易黏鍋。就算沒有溫度計，看水珠會不會滾動，就能知道「有沒有越過分界」。不過，許多產品的說明都提醒，有表面塗層的平底鍋不要空燒到很燙。請依照說明書使用。
這個測試方法要在還沒放油的空鍋裡做。水進入熱油後，會在油的下方一下子變成蒸氣，把油噴濺到四周。請不要往有油的平底鍋裡滴水。
總結
熱鍋上的水珠會滾動，是因為水珠底部變成蒸氣，並乘在這層蒸氣上浮了起來。蒸氣不容易傳熱，所以溫度雖高，水卻能持久。廚師就是把「滋一聲消失」轉為「滾動」的變化，當成溫度的標記。
太燙時，水會被自己的蒸氣保護。
滾動的水珠，就是「超過約 200℃ 了」的訊號。
熱油遇到水會發生什麼事，請看用天婦羅油起火時潑水，為什麼火柱會衝到天花板？；煎肉時那種聲音的真相，請看用大火煎肉的表面，真的能把肉汁鎖在裡面嗎？。同樣是用眼睛讀「熱」的職人智慧，也歡迎看看鐵匠為什麼不用溫度計，就知道鐵的溫度？
- 把沒有表面塗層的不鏽鋼或鐵製空平底鍋，放在中火上。
- 每 30 秒，從稍遠的地方，用指尖滴 1～2 滴水。一開始應該會「滋」的一聲消失。
- 過一會兒，水會變成圓珠開始滾動。請把這時水珠消失的時間，和最初那一滴比比看。
平底鍋和飛濺的水滴都非常燙。請不要把臉靠近，除了把手之外不要碰其他地方。有油的平底鍋不可以做這個實驗。
想知道更多的人 ― 用語、算式、與課本的連結明確標示內容屬於國中自然到大學專業課程的哪個程度
- 國中國中自然課學到的範圍
- 高中高中「物理」學到的範圍
- 高中＋高中的進階內容，或課本專欄的內容
- 大學高中不會教，大學專業課程（傳熱工程、流體力學）的內容
- 研究連大學也不會當作「定論」來教，目前研究者還在探索的課題
國中用語：這個現象有名字
- 萊頓弗羅斯特現象：在非常燙的表面上，液體乘在自己的蒸氣層上浮起，因而能持久的現象。
- 沸騰與蒸發：液體變成氣體。從液體內部冒泡的變化叫沸騰，從表面變化的叫蒸發。
- 熱傳導：熱在物體中傳遞。金屬很會傳熱，氣體幾乎不傳熱。
國中高中用算式確認：浮起的水珠能撐幾秒
把水珠全部變成蒸氣所需的熱，除以每秒穿過蒸氣層到達的熱，就能估算水珠撐得了多久。
| 用符號寫 | t ＝ ( m × L ) ÷ ( q × A )、 q ＝ k × ΔT ÷ δ |
| 用文字寫 | 撐住的時間 ＝ 蒸發所需的熱 ÷ 每秒到達的熱。到達的熱強度，等於傳熱難易 × 溫差 ÷ 層的厚度 |
| 算式的來源 | 能量守恆（到達的熱全部用來把水變成蒸氣），以及熱穿過薄層時的傳遞定律（傅立葉定律） |
| 符號 | 意義與單位 |
|---|---|
| t | 水珠撐住的時間（秒） |
| m | 水珠的質量（kg） |
| L | 讓 1 kg 的水變成蒸氣所需的熱，蒸發熱（J/kg） |
| q | 每平方公尺每秒到達的熱（W/m²） |
| A | 水珠底部的面積（m²） |
| k | 水蒸氣傳熱的難易，熱傳導率（W/(m·K)） |
| ΔT | 平底鍋與水珠的溫差（K） |
| δ | 蒸氣層的厚度（m） |
| 水蒸氣的熱傳導率（約） | 0.03 W/(m·K) |
| 溫差（平底鍋 200℃、水珠 100℃） | 100 K |
| 蒸氣層的厚度（假設為 0.05 mm） | 0.00005 m |
| 水珠的質量（直徑約 6 mm 的水珠） | 0.0001 kg（0.1 g） |
| 水的蒸發熱 | 2260000 J/kg |
| 水珠底部的面積（約） | 0.00002 m² |
| 接觸並劇烈沸騰時到達的熱（約略上限） | 1000000 W/m² |
| 熱傳導率 × 溫差 | 0.03 × 100 ＝ 3 |
| 除以層的厚度（到達的熱強度） | 3 ÷ 0.00005 ＝ 60000 W/m² |
| 乘以底部面積（每秒到達的熱） | 60000 × 0.00002 ＝ 1.2 W |
| 蒸發所需的熱 | 0.0001 × 2260000 ＝ 226 J |
| 浮起水珠撐住的時間 | 226 ÷ 1.2 ≒ 188 秒 |
| 比較：接觸沸騰時每秒的熱 | 1000000 × 0.00002 ＝ 20 W |
| 比較：接觸沸騰時的時間 | 226 ÷ 20 ≒ 11 秒 |
估算結果是：浮起的水珠約 3 分鐘，接觸沸騰的水珠約 10 秒。光是有一層蒸氣，撐住的時間就延長了十幾倍。實際上熱也會從側面和上方進入，所以浮起的水珠會比這個值短。即使如此，據說一滴水仍可能撐上 1 分鐘左右，和「滋」一聲幾秒就消失的差別，用眼睛就看得出來。
高中高中＋熱的傳遞方式，與浮起的平衡
高中要把水變成蒸氣，除了提高溫度所需的熱之外，還需要很大的蒸發熱。把 1 g 的水從 100℃ 變成蒸氣所需的熱，是把同樣的水從 0℃ 加熱到 100℃ 的 5 倍以上。水珠能否持久，取決於這份熱到達得有多快。
高中＋水珠會浮起，是因為水珠的重量，與下方蒸氣想往旁邊逃而產生的壓力達成平衡。層一變薄，蒸氣就更難逃出，壓力升高，把水珠推回去。所以層的厚度會自然穩定在某個值。
大學沸騰曲線與萊頓弗羅斯特點
在傳熱工程中，面的溫度與到達的熱強度之間的關係，用「沸騰曲線」表示（因為抜山四郎在 1934 年提出，也稱為「抜山曲線」）。冒泡的階段叫核沸騰，到達的熱最大的點叫臨界熱通量，蒸氣膜覆蓋表面的階段叫膜沸騰。膜沸騰開始的溫度就是萊頓弗羅斯特點。水珠下方蒸氣的流動，用和潤滑理論相同的想法來處理。
📖 算式的推導與更進一步的內容：萊頓弗羅斯特效應（維基百科，日文） ／ 沸騰（維基百科，日文）
研究目前還不完全清楚的事
- 分界溫度為什麼波動這麼大？ 表面極細微的凹凸或髒汙，據說會讓萊頓弗羅斯特點移動數十℃以上，如何準確預測仍在研究中。
- 能靠表面加工自由移動分界嗎？ 有研究用刻上細微花紋的表面，讓水珠朝單一方向跑，或調高調低分界。
- 核反應爐與煉鋼中的冷卻。 用水冷卻高溫金屬時，蒸氣膜會妨礙冷卻。膜何時崩潰，是關係到安全與品質的研究課題。
也就是說，這篇文章的內容也只是「就目前所知的範圍所做的說明」。廚房裡的一滴水中，藏著至今仍在研究的問題。
與課本的連結（依程度）
| 程度 | 科目、單元 | 本文的哪裡 |
|---|---|---|
| 國中 | 理化「狀態變化」「熱的傳遞方式」 | 沸騰與蒸發、氣體不易傳熱 |
| 高中 | 基礎物理「熱與能量」 | 蒸發熱、利用能量守恆的估算 |
| 高中＋ | 物理「氣體壓力」的進階 | 蒸氣壓力與水珠重量的平衡 |
| 大學 | 傳熱工程、流體力學 | 沸騰曲線、核沸騰與膜沸騰、萊頓弗羅斯特點 |
| 研究 | 表面科學、沸騰傳熱 | 分界溫度的差異、靠表面加工控制 |
| ― | 與生活的連結 | 平底鍋預熱的判斷標準、為什麼不能把水倒進熱油 |
- 維基百科「ライデンフロスト効果」（萊頓弗羅斯特效應）
- 維基百科「沸騰」（沸騰）
- 維基百科「蒸発熱」（蒸發熱）
- Biance, A.-L., Clanet, C., Quéré, D. "Leidenfrost drops", Physics of Fluids 15 (2003)
- The Japan Society of Mechanical Engineers (日本機械学会)《伝熱工学資料》（傳熱工程資料；沸騰曲線、臨界熱通量）
※本文是為一般讀者寫的科學解說。文中的數值是為了幫助理解原理的估計值與概算。分界溫度會因平底鍋的材質和表面狀態而大幅改變。烹調器具請依各產品的說明書使用。