“开水不响,响水不开”为什么?

发布于:2021-11-27 16:16:54

生活中的每个人都会有这样的经历:烧水时,烧水前的声音比烧水后的声音大。为什么“开水不响,响水不开”?仔细观察,你会发现当水中没有气泡时,就听不到声音,气泡的产生会伴随着声音的出现。由此可见,开水发出的声音与水中气泡的产生密切相关。要解开“开水不响,响水不开”的谜题,必须从泡沫中寻找原因。

原因之一是气泡产生过程对噪声水*的影响。

少量的空气溶解在水中,空气也吸附在容器壁表面的小空腔中,这些小气泡充当气化核。水对空气的溶解度和壁对空气的吸附能力随着温度的升高而降低。当水被加热时,气泡首先在容器壁上形成。气泡产生后,气泡内的容器壁部分实际上处于“干烧”状态,而气泡边缘和干烧部分处于强烈的汽化过程。随着水继续被加热,水蒸气在此过程中不断蒸发成小气泡,增加了气泡中的压力。结果,气泡的体积持续膨胀,气泡所承受的浮力也增加。当气泡的浮力达到一定水*时,它离开容器壁并开始向上漂浮。整个过程的声音就像把水倒在烧红的熨斗上。想象一下:当无数这种剧烈的汽化声聚集在一起时,会产生什么样的声音?

噪音是由气泡的产生引起的。更重要的是,沸腾后,气泡会迅速上浮。这种剧烈蒸发过程的持续时间比沸腾前短,噪音自然也更小。

第二个原因是气泡漂浮过程中的变化对噪声水*的影响。

沸腾前,容器内各水层的温度不同,靠*容器壁的水层温度较高,靠*水面的温度较低。在气泡上升的过程中,不仅气泡内的气压随着水温的降低而降低,而且气泡内的一部分水蒸气凝结成饱和蒸汽,压力也在降低,而外部压力基本不变。此时,气泡的外部压力大于内部压力,所以在上升过程中,浮动气泡的体积会减小。在连续加热的过程中,产生并膨胀的气泡越来越多,气泡越来越大,但当气泡上升到较低温度时,气泡中的水蒸气凝结成水,体积逐渐减小。然后在这样的过程中,随着温度的上升,气泡的体积会膨胀一段时间,收缩一段时间,然后不断上浮。在水的中部和上部会产生一种振动。当水温接*沸点时,大量气泡出现,不断上升,并迅速由大变小,导致水剧烈振荡,产生较大的噪音。

当水温达到沸腾温度时,热能通过对流和气泡不断地被带到中层和上层,从而使整个容器的水温趋于一致。水的内部迅速蒸发,气泡中的水蒸气达到饱和,密度和大气压力很高。在上涨过程中,成交量不会萎缩,但会继续增加。这时,气泡的浮力随着上升而增加。气泡从底部上升到表面并破裂,释放出水蒸气和空气。当气泡上升到水面破裂时,水的振动减弱,噪音自然减少。

由此可见,“开水不响,响水不开”是非常物理的。

相关推荐

最新更新

猜你喜欢